ITTO20130127A1 - Procedimento ed apparecchiatura per il trattamento di rifiuti - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Procedimento ed apparecchiatura per il trattamento di rifiuti”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La descrizione si riferisce alle tecniche per il trattamento di rifiuti.

Varie forme di attuazione possono riferirsi alla sterilizzazione di rifiuti sanitari.

Sfondo tecnologico

Per sterilizzazione (o disinfezione, con termine propriamente riferibile ad un livello di trattamento meno spinto) può intendersi in generale qualsiasi processo chimico o fisico mirante all'eliminazione di microrganismi viventi, sia patogeni sia non patogeni, comprese le spore e i funghi.

La letteratura tecnica relativa è quanto mai estesa, anche a livello brevettuale.

In tale ambito hanno assunto un certo rilievo le tecniche in cui una quantità di calore diretta a raggiungere e mantenere in una massa di rifiuti una temperatura di sterilizzazione o disinfezione è generata per attrito.

Ad esempio, da EP 0 710 125 A1 è noto un procedimento per la sterilizzazione o disinfezione a caldo di rifiuti ospedalieri infetti, comprendente una fase di macinatura e/o sminuzzamento dei rifiuti a una temperatura adatta per la sterilizzazione o disinfezione, effettuata sotto sollecitazione di taglio per un periodo di tempo tale da generare una quantità di calore sufficiente per raggiungere e mantenere la temperatura di sterilizzazione o disinfezione nella massa di rifiuti. In tale soluzione, la generazione di calore avviene unicamente per attrito, in assenza di fornitura diretta o indiretta di calore supplementare; la temperatura di sterilizzazione o disinfezione è controllata dissipando il calore di attrito dosando acqua sui rifiuti triturati.

Le apparecchiature note per il trattamento di rifiuti con generazione di calore per attrito operano a livelli di pressione inferiore alla pressione atmosferica (il che può apparire vantaggioso, in quanto evita il rischio di indesiderata fuoriuscita legato alle elevate pressioni di lavoro delle autoclavi).

Tali apparecchiature si scontrano però con la difficoltà di sterilizzare in modo efficace quantità rilevanti di rifiuti sanitari. Ad esempio, le apparecchiature che oggi operano con generazione di calore per attrito a livelli di pressione inferiore alla pressione atmosferica possono non essere in grado di assicurare un livello di abbattimento microbico tale da garantire l’efficacia del processo di sterilizzazione ed un livello di prestazioni conforme a quanto richiesto dalle normative dei paesi più avanzati in materia di sterilizzazione.

Altri processi noti utilizzabili per la sterilizzazione dei rifiuti sono l’incenerimento ed il “calore umido”; quest’ultimo viene utilizzato nelle autoclavi in cui si opera con vapore saturo con una pressione elevata (alcuni bar).

Le autoclavi hanno il vantaggio di poter attuare un processo di sterilizzazione molto efficace, ma possono per contro dimostrare vari svantaggi quali, ad esempio:

- l’impossibilità di trattare quantità rilevanti di rifiuti perché, operando a temperature più basse, ad es.

120-130°C, necessitano di tempi di sterilizzazione più lunghi,

- non triturando e non essiccando il rifiuto non sono in grado di ridurne il volume; e

- operando a pressioni elevate (ad es. 0,5 bar di pressione relativa) sono soggette a normative molto più restrittive e più severe in termini di realizzazione, utilizzo, sicurezza ed autorizzazioni, rientrando, ad esempio, nelle direttive europee delle macchine a pressione.

I rifiuti sanitari a rischio infettivo possono essere peraltro smaltiti attraverso il trasporto degli stessi verso impianti di incenerimento e di termo-valorizzazione centralizzati; questo può tuttavia comportare notevoli oneri sia di trasporto, sia ambientali in termini di emissioni inquinanti in atmosfera.

Scopo e sintesi

In questo quadro generale è avvertita l’esigenza di poter procedere alla sterilizzazione dei rifiuti sanitari pericolosi a rischio infettivo (oggetti pungenti e taglienti, siringhe, aghi, bisturi monouso, provette, cannule, cateteri, cellulosa e materiali sintetici, medicazioni, bende, tamponi, tessuti di vario genere, assorbenti, carta, film plastici, materiale per dialisi, piastre con i tubi di connessione, filtri, scatole, sacchetti, bottiglie, contenitori, residui di chirurgia, ecc.) senza dover di necessità ricorrere al trasporto degli stessi verso impianti di incenerimento e di termovalorizzazione centralizzati.

Tutto questo con la capacità di trattare le quantità rilevanti di rifiuti sanitari suscettibili di essere prodotte, ad es. da un ospedale, con una scelta non prospettabile al momento con le apparecchiature note operanti con la generazione di calore per attrito.

Varie forme di attuazione si prefiggono lo scopo di soddisfare tale esigenza.

Secondo varie forme di attuazione, tale scopo è raggiunto grazie ad un procedimento avente le caratteristiche richiamate nelle rivendicazioni. Varie forme di attuazione possono riguardare anche una corrispondente apparecchiatura.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell’insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all’invenzione.

Varie forme di attuazione permettono di ottenere alla fine del trattamento un prodotto sterile, secco, inodore, finemente triturato e notevolmente ridotto di volume, con un alto potere calorifico e quindi valorizzabile come fonte di energia non derivante da fonti fossili (ad es. come CDR: combustibile derivato dai rifiuti).

Anche se concepite in via primaria in vista della possibile applicazione al trattamento di rifiuti sanitari, varie forme di attuazione sono impiegabili anche per il trattamento dei rifiuti organici (ad es. frazioni vegetali, frazioni di macellazione animale, scarti alimentari, frazione organica dei rifiuti solidi urbani, materiale organico per il compostaggio e la produzione di fertilizzanti; rifiuti ittici per la produzione di farina di pesce), attraverso l’abbattimento della carica microbica, l’essiccamento e la disidratazione del materiale trattato, in modo da ottenere un prodotto secco e asettico che ne assicura la stabilità biologica nel tempo.

Rispetto ai processi di sterilizzazione a “calore umido”, varie forme di attuazione possono prevedere di non operare con vapore saturo, ma con vapore insaturo e surriscaldato su un materiale già finemente triturato nella fase iniziale del processo, operando a temperature superiori rispetto alle temperature utilizzate nelle autoclavi ma con pressioni inferiori.

Varie forme di attuazione permettono di avere prestazioni di abbattimento della carica microbica presente nel rifiuto paragonabili a quelle del “calore umido”, sterilizzando il rifiuto in un tempo notevolmente inferiore, ottenendo un prodotto finemente triturato, secco e inodore, valorizzabile come Combustibile Derivato dai Rifiuti (CDR o, con acronimo inglese, RDF ossia Refuse Derived Fuel) e con emissioni inquinanti in ambiente pressoché nulle.

Varie forme di attuazione sono applicabili alla sterilizzazione e valorizzazione dei rifiuti sanitari in ambienti ospedalieri e nei centri urbani con emissioni inquinanti prodotte pressoché nulle.

Varie forme di attuazione permettono di ridurre i costi impiantistici e di gestione a livelli nettamente inferiori rispetto ad un moderno impianto di incenerimento, con la possibilità di disporre di più impianti decentralizzati e la cui potenzialità può essere facilmente scalabile e adattabile alla produzione locale dei rifiuti sanitari da trattare.

Breve descrizione delle figure

Varie forme di attuazione saranno ora descritte, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure annesse, in cui:

- la figura 1 è una vista schematica in elevazione, parzialmente sezionata, di un’apparecchiatura suscettibile di operare secondo forme di attuazione, e

- la figura 2 è un diagramma rappresentativo di un esempio di andamento temporale di temperatura e pressione in forme di attuazione.

Descrizione particolareggiata

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad un’approfondita comprensione di vari esempi di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o più dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti, materiali, etc. In altri casi, strutture, materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri i vari aspetti delle forme di attuazione. Il riferimento ad “una forma di attuazione” nell’ambito di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come “in una forma di attuazione”, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di attuazione.

I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per la comodità del lettore e non definiscono dunque l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

La figura 1 è una vista schematica in elevazione laterale, parzialmente sezionata, di un’apparecchiatura utilizzabile per attuare un procedimento secondo forme di attuazione. La figura 1 fornisce una rappresentazione della camera di sterilizzazione 10, ossia della parte destinata a ricevere un massa di rifiuti da sterilizzare portando e mantenendo tali rifiuti in condizioni di temperatura e pressione controllate.

In varie forme di attuazione, la camera di sterilizzazione 10 è destinata a cooperare con altre parti di impianto (ad es. torre di lavaggio o “scrubber” cui sono inviati i vapori aspirati dalla camera di sterilizzazione, sistemi di deumidificazione, unità di raffreddamento, ecc..) non visibili nei disegni. Tali parti di impianto sono suscettibili di essere realizzate e di operare secondo criteri noti, il che rende superfluo fornire in questa sede una corrispondente descrizione di dettaglio. Ciò vale anche per possibili dispositivi di accumulo, movimentazione, carico, scarico, stoccaggio dei rifiuti prima e dopo il trattamento qui esemplificato.

Per quanto qui interessa si assumerà che le varie parti di impianto e/o le relative fasi di funzionamento sono controllate da logiche di gestione e controllo indicate nel complesso con K (ed incorporate ad esempio in un cosiddetto Programmable Logic Controller o PLC ovvero in un PC di tipo industriale). A tale fine, si assumerà qui che l’unità K riceva in ingresso, su linee indicate complessivamente con 200, segnali provenienti da sensori disposti in varie parti dell’apparecchiatura ed emetta in uscita, su linee indicate complessivamente con 220, corrispondenti segnali di comando diretti verso attuatori anch’essi disposti in varie parti dell’apparecchiatura. Il tutto restando altresì inteso che la programmazione del’unità K in modo da coordinare il funzionamento dell’impianto/apparecchiatura secondo i criteri meglio esemplificati nel seguito costituisce un compito alla portata del tecnico esperto della materia sulla scorta delle informazioni qui fornite.

In varie forme di attuazione, la camera di sterilizzazione 10 può comprendere un contenitore ad es. cilindrico 12 (ad es. di acciaio e/o ad asse verticale nell’impiego) idoneo a contenere rifiuti, ad es. sanitari e/o organici, con un coperchio 14 collegato al corpo della camera tramite un sistema a cerniera 16.

In varie forme di attuazione, nel contenitore 12 sono distinguibili una parete laterale 12a ad es. cilindrica ed una parete di fondo 12b.

In varie forme di attuazione, il contenitore 12 può comprendere due parti o elementi sovrapposti, uniti ad es. mediante flangiatura e/o saldatura:

- una parte inferiore, di acciaio resistente ed antiusura avente spessore e robustezza tale da resistere alle sollecitazioni meccaniche soprattutto nella fase di triturazione, che comprende il fondo del contenitore 12b e la porzione di parete laterale 12a che va dal fondo fino ad un altezza ad es. da 300 a 600 mm, e

- una parte superiore della camera, anch’essa cilindrica ed avente lo stesso diametro della parte inferiore, realizzata in acciaio inossidabile che comprende la parte superiore della parete laterale 12a del contenitore.

In varie forme di attuazione, il contenitore 12 può essere provvisto di una coibentazione 120.

In varie forme di attuazione, sul fondo 12b della camera 10 può essere montato un rotore palettato 18, comprendente ad es. un mozzo cui sono fissate lame solidali con il corpo del mozzo e quindi rotanti con esso.

In varie forme di attuazione, il rotore 18 può essere collegato, ad es. tramite un giunto, ad un motore 20, ad es. un motore elettrico con regime di rotazione variabile sotto il controllo dell’unità K.

In varie forme di attuazione, sulla parete laterale 12a della camera, in posizione affacciata al rotore 18, possono essere innestate un certo numero di (ad es. da 4 a 8) controlame fisse 22a anch’esse in acciaio antiusura e disposte ad es. a coppie di controlame in posizione diametralmente opposta l’una dall’altra.

Tali controlame fisse hanno lo scopo di migliorare la triturazione, il riscaldamento e la miscelazione del materiale trattato per effetto della rotazione del rotore 18.

Per migliorare ulteriormente la miscelazione ed aumentare il calore generato per attrito, sulla parte inferiore della parete laterale 12a della camera 10 possono essere installate ulteriori controlame fisse 22b (ad esempio anch’esse in numero da 4 a 8 e/o diametralmente opposte a coppie) in un piano parallelo ma più alto rispetto al piano individuato dalle controlame fisse 22a.

In varie forme di attuazione, la parte inferiore della camera 10 ove sono localizzate le controlame 22a e 22b (suscettibile di presentare ad es. un’altezza compresa tra i 300 e i 600 mm) è destinata ad essere riscaldata e mantenuta in temperatura dal calore generato per attrito tra le lame rotanti del rotore 18, il materiale (rifiuti) presente nella camera 10 e le controlame fisse 22a e 22b.

In varie forme di attuazione, le lame utilizzate possono essere sostituibili e/o comprendere, ad es. due parti principali: una parte tagliente che serve a tagliare il materiale ed a vincere gli sforzi di taglio del materiale più duro, ed una parte battente a martello che serve per maciullare e frantumare il materiale, sviluppando il calore necessario al suo riscaldamento attraverso gli urti e l’attrito che si genera tra le lame in rotazione e la massa del materiale in movimento.

In varie forme di attuazione, fra la parte inferiore testé descritta ed il coperchio 14 può estendersi una parte superiore della camera 10 destinata, così come meglio si vedrà nel seguito, ad essere riscaldata con mezzi riscaldatori quali ad es. termoresistenze.

In varie forme di attuazione, nella parte inferiore della camera 10 si può trovare un dispositivo di scarico 24, con guarnizione a tenuta, per scaricare il materiale trattato verso un volume di raccolta V.

In varie forme di attuazione, lo scarico del materiale trattato dalla camera 10 può avvenire grazie alla forza centrifuga impressa dalla lama rotante al materiale, che viene spinto all’esterno. In varie forme di attuazione, tale sistema può essere coadiuvato ed assistito da un sistema di aspirazione e trasporto pneumatico del materiale finemente triturato.

Così come già indicato in precedenza, in varie forme di attuazione, la parte superiore della camera 10 (suscettibile di essere anch’essa cilindrica con lo stesso diametro della parte inferiore e realizzabile di acciaio inossidabile) può essere riscaldata e mantenuta in temperatura di processo attraverso mezzi di riscaldamento 26 comprendenti ad es. resistenze elettriche riscaldanti e/o una camicia riscaldante in cui viene fatto passare un fluido diatermico.

In varie forme di attuazione, per limitare la dispersioni termiche e favorire l’uniformità di temperatura della camera di sterilizzazione 10, la parete cilindrica laterale 12a della camera di sterilizzazione, il coperchio 14 e/o il fondo 12b, ove possibile, possono essere coibentati con uno strato di materiale termicamente isolante.

In varie forme di attuazione, la camera 10 può essere chiusa a tenuta con il coperchio 14 tramite guarnizioni.

In varie forme di attuazione, il coperchio 14 può essere attraversato da tubazioni di varia natura, comprendenti, ad esempio;

- un condotto 28 facente capo ad una sorgente W per l’iniezione di acqua nella fase di sterilizzazione e raffreddamento del materiale e l’eventuale introduzione di liquido antincendio,

- un condotto 30 facente capo a mezzi pompanti R per l’aspirazione e la fuoriuscita dell’aria, dei vapori e delle sostanze gassose che si generano nella camera di sterilizzazione 10 durante il trattamento.

In varie forme di attuazione, tramite il condotto 30 ed i mezzi pompanti R (suscettibili di fungere anche da mezzi aspiranti, ossia da pompa del vuoto) è possibile regolare e mantenere la pressione nella camera 10 a valori prestabiliti (ad es. imposti dall’unità K).

In varie forme di attuazione, può essere previsto un sistema di filtrazione (non visibile nei disegni) per evitare l’aspirazione delle polveri da parte dei mezzi pompanti R quando fungenti da pompa del vuoto.

In varie forme di attuazione, al coperchio 14 può essere associato un sistema di iniezione d’acqua 32 con ugelli rotanti che spruzzano acqua (ad es. ad alta pressione) con la possibilità di fungere anche da sistema di lavaggio per evitare che del materiale polverizzato si depositi e rimanga attaccato sulla parete interna del coperchio 14 oppure venga aspirato attraverso il condotto 30.

In varie forme di attuazione, il sistema di iniezione 32 può essere realizzato in modo che l’acqua spruzzata dagli ugelli possa essere proiettata sia solo verso il coperchio, se prevale la necessità di pulizia del coperchio 14 stesso, sia solo verso l’interno della camera 10 se prevale la necessità di bagnare direttamente il materiale in fondo alla camera, così come può avvenire, ad esempio, nelle fasi intermedia e di raffreddamento di cui si dirà nel seguito.

Così come già si è detto, in varie forme di attuazione le varie parti di impianto e/o le relative fasi di funzionamento possono essere controllate dall’unità K, suscettibile di ricevere in ingresso, sulle linee 200, segnali provenienti da sensori disposti in varie parti dell’apparecchiatura e di emettere in uscita, sulle linee 220, corrispondenti segnali di comando diretti verso attuatori anch’essi disposti in varie parti dell’apparecchiatura.

In varie forme di attuazione, i sensori in questione possono comprendere un certo numero di sensori di temperatura comprendenti ad es. termocoppie e/o termoresistenze.

In varie forme di attuazione, tali sensori di temperatura possono essere posizionati sia nella parte inferiore, sia nella parte superiore, sia ancora sul coperchio della camera di sterilizzazione 10.

In varie forme di attuazione, tali sensori di temperatura possono comprendere uno o più sensori nella parte inferiore della camera, ad es. almeno due sensori 34a, 34b di cui, ad es. uno (34a) in un foro passante praticato in una della controlame fisse 22a e l’altro (34b) posizionato in un foro passante praticato nella parete laterale 12a della camera 10 in posizione angolare intermedia tra controlame, con la parte terminale di misura direttamente esposta e continuamente a contatto con le particelle del materiale trattato durante il processo di sterilizzazione. In tal modo è possibile misurare direttamente la temperatura sulla massa del rifiuto.

In varie forme di attuazione, vari sensori di temperatura (termocoppie e/o termoresistenze) possono essere posizionati, così come schematicamente indicato in 36 nella figura 1, in fori passanti nella parete della parte superiore della camera, ad es. almeno due per ogni piano e posizionati sulla stessa direttrice verticale dei sensori installati nella parte inferiore.

In alternativa al montaggio in foro passante, in varie forma di attuazione, uno o più dei sensori di temperatura (termocoppie e/o termoresistenze) possono essere installati, ad es. nelle medesime posizioni di cui sopra, in fori ciechi anziché in fori passanti; in questo caso le temperature rilevate, anche se non misurate direttamente sul materiale presente in camera, sono strettamente correlate ad esso.

In varie forme di attuazione, sul coperchio 14 possono essere installati almeno un sensore di temperatura 38 ed almeno un sensore/trasduttore di pressione 40 per il controllo e la regolazione della pressione in camera.

Varie forme di attuazione possono prevedere che l’aria e i vapori presenti nella camera 10 o che si formano in seguito al riscaldamento del materiale trattato, dopo essere stati aspirati dalla pompa del vuoto R, possano essere inviati in una colonna di condensazione ed abbattimento degli inquinanti. Analogamente, le sostanze aeriformi uscenti dalla camera 10 e non condensate nella colonna di abbattimento possono essere convogliati in un sistema di filtri assoluti che trattengono le particelle al di sopra del micron e realizzati con corpo filtrante metallico; dopo un certo periodo di tempo la matrice filtrante può essere riscaldata con resistenze elettriche fino a 600-800°C a fini di rigenerazione e sterilizzazione.

A tal fine, in varie forme di attuazione, così come già detto, la camera di sterilizzazione 10 è destinata a cooperare con altre parti di impianto (ad es. torre di lavaggio o “scrubber” cui sono inviati i vapori aspirati dalla camera di sterilizzazione, sistemi di deumidificazione, unità di raffreddamento, ecc..) di per sé note, che non verranno qui descritte in dettaglio, anche per evitare di appesantire senza necessità la presente descrizione.

Verrà ora sinteticamente descritto un esempio di procedimento secondo forme di attuazione. Tale esempio è riferito al diagramma della figura 2, che rappresenta, in funzione del tempo (in minuti, scala delle ascisse), un possibile andamento della pressione P e della temperatura T nella camera 10.

La pressione P (pressione relativa in mbar) del diagramma della figura 2 può corrispondere ad es. al segnale prodotto dal sensore 40 montato sul coperchio 14. Nel diagramma della figura 2 è rappresentato il possibile andamento del segnale di temperatura (°C) prodotto da uno o più dei sensori 34a, associati ad una delle controlame 22a, 22b e/o da uno o più sensori 34b posizionati in un punto della parete inferiore della camera.

In particolare è indicato con T un possibile andamento del segnale di temperatura prodotto da un sensore installato nella parte inferiore della camera 10 per cui la temperatura misurata corrisponde con buona approssimazione alla temperatura della massa del rifiuto contenuto in camera, dunque alla temperatura di trattamento così come essa si sviluppa per attrito.

Nel diagramma della figura 2 è anche evidenziato, indicato con T’, un possibile andamento del segnale di temperatura generato da uno dei sensori (ad es. 36) disposti nella parte alta della camera 10.

Così come peraltro comprensibile, il segnale T dimostra un’escursione di valori più ampia rispetto al segnale T’. La temperatura rilevata dai sensori (ad es.

34a, 34b) installati nella parte bassa della camera dipende infatti in modo pressoché esclusivo dal calore generato per attrito e dunque dal numero di giri del rotore nelle diverse fasi del processo, mentre la temperatura rilevata dai sensori (ad es. 36) installati nella parte alta della camera può dipendere in gran parte dal sistema di riscaldamento ausiliario (resistenze elettriche e/o camicia riscaldante 26) e risulta quindi meno fluttuante, facendo sì che in ogni caso la temperatura risulti idonea con il trattamento svolto nella singola fase anche quando la camera presenta dimensioni di un certo rilievo (ad es.

maggiori di 2 metri cubi).

Si apprezzerà peraltro che i tempi, le temperature e/o le pressioni di trattamento indicate nel diagramma della figura 2 hanno carattere puramente esemplificativo e non limitativo delle possibili forme di attuazione. Tali tempi, temperature e/o pressioni si prestano infatti ad essere adattate alle specifiche esigenze di trattamento, dettate, ad esempio, dalla natura e dalle caratteristiche (ad es. composizione) dei rifiuti trattati.

Ancora, il diagramma della figura 2 fa riferimento ad un funzionamento a regime, ossia a condizioni di lavoro in cui il materiale da trattare è caricato (in modo di per sé noto) nella camera 10 già riscaldata, vuoi per l’azione dei mezzi di riscaldamento 26, vuoi per effetto del calore sviluppato in cicli di trattamento precedenti.

Al completamento della fase di carico, indicata con 100 nel diagramma della figura 2, la camera 10 è chiusa a tenuta dal coperchio 14 e la pressione nella camera 10, inizialmente a valore atmosferico (camera 10 aperta), può essere portata dalla pompa R ad un livello sub-atmosferico, ossia inferiore al livello atmosferico (ad es. nell’intorno di -200 mbar di pressione relativa).

Il motore 20 è quindi attivato per avviare una successiva fase di triturazione 102 in cui il rifiuto viene macinato e sminuzzato fino a ridurne la pezzatura a pochi millimetri grazie all’azione delle pale (lame) del rotore 18 e delle (contro)lame 20a, 20b. In questa fase, il materiale viene nello stesso tempo triturato e riscaldato per mezzo del calore generato per attrito tra il materiale trattato e le lame rotanti.

Nell’esempio della figura 2, durante la fase di triturazione 102, la pompa R è controllata dall’unità K in modo da mantenere la camera 10 in leggera depressione (ad es. passando dai circa -200 mbar a circa – 120mbar di pressione relativa) così da facilitare la fuoriuscita dell’aria presente nella camera 10 ed evitare che si formino e rimangano delle sacche d’aria durante le fasi successive del processo. In talune forme di attuazione, se l’umidità del materiale in ingresso non è sufficiente, tramite il sistema 32 è possibile iniettare nella camera 10 acqua in misura tale da raggiungere le condizioni di umidità più idonee al trattamento.

Per effetto del riscaldamento per attrito, la fase di triturazione 102 evolve verso una parte intermedia del ciclo di trattamento, in cui – nell’esempio di attuazione cui fa riferimento la figura 2 – è possibile distinguere una fase di riscaldamento/evaporazione 104, una fase di surriscaldamento 106 ed una fase di sterilizzazione vera e propria 108.

Durante la parte intermedia del ciclo di trattamento il materiale continua a riscaldarsi stabilizzandosi inizialmente ad una temperatura nell’intorno di circa 100°C, in cui il calore latente di evaporazione più quello disperso attraverso le pareti della camera eguaglia l’energia termica generata per attrito all’interno del materiale in continuo movimento, provocando l’evaporazione dei liquidi contenuti nel materiale trattato (fase di riscaldamento/evaporazione 104 del diagramma della figura 2).

A seguito della fase di evaporazione, la continua generazione di calore per attrito tra il materiale e le lame in continua rotazione fa aumentare ulteriormente la temperatura del materiale, avviando una fase di surriscaldamento 106 con innalzamento della temperatura a valori dell’ordine di, ad es. 160 – 180°C.

Le condizioni di temperatura, pressione e vapore surriscaldato così raggiunte per un determinato periodo di tempo necessario all’abbattimento totale della carica microbica presente nel rifiuto iniziale identificano la fase di sterilizzazione 108 del diagramma della figura 2.

Durante la parte intermedia 104, 106 e 108 del ciclo di trattamento l’unità di controllo K può controllare le condizioni di processo (ad es. la temperatura del materiale trattato e la velocità con cui essa varia) in vari modi, alternativi o concorrenti fra loro.

Ad esempio, attraverso l’iniezione e il dosaggio di acqua è possibile fare in modo che il calore sottratto al sistema attraverso l’evaporazione dell’acqua eguagli il calore prodotto per attrito.

In aggiunta o in alternativa, l’unità K può intervenire sul motore 20, ad esempio riducendo il numero di giri del rotore in modo da diminuire il calore prodotto per attrito.

In varie forme di attuazione, le temperature raggiunte nella fase di sterilizzazione 108 possono variare, ad es. da 120 a 180°C, in funzione, ad esempio, del tipo di materiale in entrata e se il processo prevede la sterilizzazione vera e propria del rifiuto, come nel caso dei rifiuti ospedalieri a rischio infettivo, oppure la semplice disinfezione ed essiccamento come nel caso dei rifiuti organici.

In varie forme di attuazione, così come esemplificato nella parte centrale del digramma della figura 2, può essere prevista che la pressione nella camera 10 raggiunga un livello superatmosferico, dunque un livello superiore alla pressione atmosferica, con valori di pressione relativa compresi ad esempio nel campo da 0 mbar a 500 mbar, quali valori di pressione relativa compresi nel campo da 0 a 25 mbar.

In varie forme di attuazione ciò può avvenire in quanto l’iniezione di acqua per il mantenimento e controllo della temperatura ai valori impostati nel sistema di controllo del processo e la conseguente generazione di vapore surriscaldato provoca un innalzamento della pressione nella camera di sterilizzazione a valori leggermente superiori alla pressione atmosferica.

Ad esempio, la pressione relativa a livello superatmosferico mantenuta nella camera di sterilizzazione 10 può essere dovuta esclusivamente all’evaporazione dei liquidi ivi presenti, con la possibilità di raggiungere anche valori massimi di 0,5 bar (1,5 bar assoluti).

Si è peraltro verificato che il processo risulta comunque efficace a pressioni inferiori a 0,5 bar. Questo permette di evitare di dover lavorare a pressioni superiori e di essere assoggettati alle direttive delle macchine a pressione, cui invece sono sottoposte le autoclavi.

Volendo mantenere la camera 10 in depressione (ossia a livello di pressione sub-atmosferico), il vapore surriscaldato che si forma per evaporazione dell'acqua può essere velocemente aspirato dalla pompa del vuoto R.

Varie forme di attuazione possono prevedere, nella parte intermedia del ciclo di trattamento (fasi 104, 106 e 108 del diagramma della figura 2), un accumulo di vapore surriscaldato in camera (e quindi aumento della pressione in camera), con la pompa del vuoto R attivata solamente nel caso si superi la pressione di processo impostata nel sistema di controllo.

In varie forme di attuazione, l’unità di controllo K può pertanto intervenire sulla pompa del vuoto R collegata alla camera di sterilizzazione 10 tramite il condotto 30 in funzione del valore di pressione rilevato nella camera 10 (ad esempio tramite il sensore 40) così da regolare e mantenere la pressione al valore desiderato, ad esempio ad un valore compreso tra 0 e 0,5 bar relativi.

La presenza di vapore surriscaldato favorisce la trasmissione del calore e quindi lo scambio termico tra le particelle di materiale triturato, evitando l’eventuale generazione di “hot spot” dovuti all’attrito tra materiale e lame, assicurando un’adeguata uniformità di temperatura all’interno della camera di sterilizzazione.

In varie forme di attuazione, alla fine della fase 108 in cui sono state mantenute le condizioni di sterilizzazione per un prefissato periodo di tempo, si può passare ad un ultima fase di processo 110 in cui il materiale viene raffreddato ed, opzionalmente essiccato.

In questa fase, l’unità di controllo K può ridurre drasticamente la velocità del rotore 20 ed iniettare una maggiore quantità di acqua. Nello stesso tempo l’unità di controllo K può altresì abbassare la pressione in camera a valori sub-atmosferici (ad es. -400 mbar di pressione relativa) per accelerare il processo di evaporazione e quindi il raffreddamento del materiale trattato.

Successivamente è possibile procedere allo scarico del materiale trattato ed al carico nella camera 10 di un nuovo lotto di materiale da trattare, per lo svolgimento di un nuovo ciclo di trattamento. Al riguardo si apprezzerà che la flessibilità di impiego delle forme di attuazione permette di svolgere eventualmente tale nuovo ciclo di trattamento con parametri (tempi, temperature, pressioni, ecc…) diversi rispetto ai cicli di trattamento precedenti.

Varie forme di attuazione così come esemplificate possono quindi riferirsi ad un procedimento per la sterilizzazione di rifiuti (sanitari o, eventualmente, anche di natura diversa: si vedano le considerazioni fatte al riguardo nella parte introduttiva della presente descrizione) in cui sono distinguibili tre fasi principali:

- una fase iniziale in cui il rifiuto viene triturato e riscaldato operando a pressione sub-atmosferica, ossia inferiore alla pressione atmosferica,

- una fase intermedia in cui il rifiuto già triturato viene ulteriormente riscaldato fino a raggiungere e mantenere per un certo periodo di tempo le condizioni di sterilizzazione, operando ad una pressione almeno leggermente superiore a quella atmosferica, e

- una fase finale in cui il materiale viene raffreddato ed essiccato opportunamente operando in leggera depressione (pressione sub-atmosferica).

Nell’esempio sopra considerato sono pertanto riconoscibili:

- una prima transizione da una pressione subatmosferica ad una pressione superiore a quella atmosferica (vedere, ad es. il passaggio dalla fase 102 alla fase 104 del diagramma della figura 2), e

- una seconda transizione da una pressione superiore a quella atmosferica ad una pressione sub-atmosferica (vedere, ad es. il passaggio dalla fase 108 alla fase 110 del diagramma della figura 2).

Un tale procedimento comprende pertanto - almeno una -transizione fra una pressione sub-atmosferica, ossia ad un livello inferiore alla pressione atmosferica, ed una pressione super-atmosferica, ossia ad un livello superiore alla pressione atmosferica.

Pur senza volersi vincolare ad alcune specifica teoria in proposito, si ha motivo di pensare che almeno una transizione da un livello inferiore alla pressione atmosferica ad un livello superiore alla pressione atmosferica (vedere, ad es. il passaggio dalla fase 102 alla fase 104 del diagramma della figura 2) abbia l’effetto di agevolare la penetrazione degli agenti sterilizzanti nel materiale trattato.

Varie forme di attuazione possono comprendere un numero ancora diverso di tali transizioni.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare, anche in modo significativo, rispetto a quanto qui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione; tale ambito di protezione è definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il trattamento a caldo di rifiuti tramite applicazione di calore in una camera di trattamento (10) a pressione (P) controllata (40, R, K), il procedimento comprendendo controllare la pressione nella camera di trattamento (10) durante il trattamento a caldo determinando almeno una transizione (102, 104) della pressione da un livello inferiore alla pressione atmosferica ad un livello superiore alla pressione atmosferica.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente controllare la pressione nella camera di trattamento (10) durante il trattamento a caldo determinando: - almeno una prima transizione (102, 104) da un livello inferiore alla pressione atmosferica ad un livello superiore alla pressione atmosferica. - almeno una seconda transizione (108, 110) da un livello superiore alla pressione atmosferica ad un livello inferiore alla pressione atmosferica.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detto livello superiore alla pressione atmosferica è scelto nel campo da 0 mbar a 500 mbar di pressione relativa.
4. 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente sottoporre i rifiuti in detta camera di trattamento (10) a triturazione (102, 104, 106, 108) sotto sollecitazione di taglio ed a forze di attrito dinamico con conseguente generazione di calore nella massa del materiale sottoposto a trattamento.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, comprendente: - sottoporre i rifiuti in detta camera di trattamento (10) a triturazione (102, 104, 106, 108) tramite un organo di triturazione rotante (18), e - controllare la temperatura dei rifiuti controllando (K, 20) la velocità di rotazione di detto organo di triturazione rotante (18).
6. 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente immettere acqua (W, 28, 32) nella camera di trattamento (10).
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, comprendente: - produrre l’evaporazione dell’acqua immessa nella camera di trattamento (10) con conseguente incremento della pressione nella camera di trattamento (10), - mantenere la pressione così generata nella camera di trattamento (10) ad un livello superiore alla pressione atmosferica tramite mezzi pompanti (R) agenti in aspirazione su detta camera di trattamento (10).
8. 8. Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente: - una fase iniziale di trattamento (102) in cui il rifiuto viene triturato e riscaldato operando ad un livello di pressione inferiore alla pressione atmosferica, - almeno una fase intermedia di trattamento (104, 106, 108) in cui il rifiuto triturato viene ulteriormente riscaldato fino a raggiungere e mantenere condizioni di trattamento ad un livello di pressione superiore alla pressione atmosferica, e, preferibilmente, - almeno una fase finale (110) in cui il materiale trattato viene raffreddato, e preferibilmente essiccato, operando ad un livello di pressione inferiore alla pressione atmosferica.
9. 9. Apparecchiatura per il trattamento a caldo di rifiuti comprendente una camera di trattamento (10) equipaggiata con mezzi di controllo (40, R, K) della pressione (P) nella camera di trattamento (10) stessa, detti mezzi di controllo (40, R, K) della pressione essendo configurati per controllare la pressione nella camera di trattamento (10) con il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 8.
10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9, in cui detta camera di trattamento (10) è equipaggiata con mezzi di riscaldamento (26) comprendenti resistenze elettriche riscaldanti e/o una camicia di riscaldamento tramite fluido diatermico.
11. 11. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10, in cui detta camera di trattamento (10) è equipaggiata con sensori di temperatura (34a, 34b; 36, 38), preferibilmente scelti fra termocoppie e termoresistenze, posizionati nella parte inferiore (34a, 34b), nella parte superiore (36) e sul coperchio (38) della camera di trattamento (10).
12. 12. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 11, in cui: - in detta camera di trattamento (10) è montato un organo di triturazione rotante (18) cooperante con controlame (22a, 22b) distribuite angolarmente sulla parete della camera di trattamento (10), e - detti sensori di temperatura comprendono almeno un primo sensore (34a) disposto in corrispondenza di una di dette controlame (22a, 22b) ed almeno un secondo sensore (34b) disposto in posizione angolare intermedia tra due di dette controlame (22a, 22b).
13. 13. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12, in cui detti sensori di temperatura (34a, 34b; 36, 38) sono montati: - in fori passanti, con la parte sensibile al calore direttamente esposta al materiale trattato, e/o - in fori ciechi, con la parte sensibile al calore indirettamente esposta al materiale trattato.
14. 14. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, presentante almeno una delle seguenti caratteristiche: - la camera di trattamento (10) è provvista di un coperchio (14) con un sistema di iniezione d’acqua (32) nella camera di trattamento (10), tale sistema essendo suscettibile di fungere da sistema di lavaggio del coperchio (14) per evitare l’adesione al coperchio (14) di materiale trattato; - detti mezzi di controllo (40, R, K) della pressione comprendono una pompa (R) suscettibile di operare in aspirazione rispetto alla camera di trattamento (10) ed è previsto un sistema di filtrazione per evitare che detta pompa (R) aspiri il materiale trattato a partire dalla camera di trattamento (10).