ITTO940070A1 - Impianto e procedimento per la depurazione biologica di acque reflue. - Google Patents

Abstract

Impianto per la depurazione di acque reflue, mediante digestione aerobica con fanghi attivi, comprendente una pluralità di serbatoi modulari (1-4), provvisti ciascuno di rispettivi mezzi di aerazione (5) del refluo e di mezzi di collegamento (8, 10, 11) per alimentare il refluo in serie da uno di detti serbatoi al successivo ed in cui sono compresi:- un primo serbatoio di omogeneizzazione (1) di materiale plastico composito, provvisto di mezzi di aerazione in adiacenza al fondo (5).- mezzi indicatori di livello associati al serbatoio di omogeneizzazione ed un dispositivo di controllo e comando cooperante con i mezzi indicatori di livello per regolare la portata di aerazione in detti serbatoi di digestione in funzione del livello del refluo nel serbatoio di omogeneizzazione. L'impianto è particolarmente idoneo al trattamento di reflui con tenore di COD e SOD altamente variabile nel tempo.(fig. 3).

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Impianto e procedimento per la depurazione biologica di acque reflue"

La presente invenzione si riferisce ad un impianto e ad un procedimento per la depurazione biologica di acque reflue mediante digestione aerobica con fanghi attivi.

In particolare l’invenzione è rivolta a risolvere i problemi connessi con la depurazione di acque reflue la cui produzione ed immissione nell'ambiente ha carattere saltuario o periodico e il cui contenuto di BOD e COD è altamente variabile nel tempo, quale ad esempio, ed in particolare, i reflui di impianti industriali o artigianali di vinificazione. Come è noto, il processo di vinificazione si svolge in periodi determinati dell’anno e le varie fasi del processo di vinificazione determinano la necessità di smaltire per periodi limitati di tempo, acque reflue aventi elevatissimi tenori di BOD e COD. Inoltre, la quantità di reflui è evidentemente dipendente da fattori esterni, variabili di anno in anno e difficilmente prevedibili, quali la produzione annua.

Gli impianti noti e attualmente in uso, formati dalle usuali vasche di aerazione, normalmente interrate, che comportano sostanziali investimenti e costi fissi, per la loro stessa natura presentano scarsa flessibilità nel sopportare variazioni nell'alimentazione; ciò comporta la necessità di un sovradimensionamento con sostanziali aggravi di costi, e-senza che ciò consenta di ottenere la necessaria affidabilità.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un impianto particolarmente semplice ed econoinico che consenta di ottenere un'elevata efficienza di depurazione anche in presenza di. picchi nel tenore di BOD o COD presente nei reflui da trattare.

A questo scopo,costituisce oggetto dell'invenzione un impianto per la depurazione di acque reflue mediante digestione aerobica con fanghi attivi, comprendente una pluralità di serbatoi modulari, provvisti ciascuno di rispettivi mezzi indipendenti di aerazione del refluo e di mezzi per il loro collegamento per alimentare il refluo in serie da uno di detti serbatoi al successivo, caratterizzato dal fatto che comprende

un primo serbatoio di omogeneizzazione (1) di materiale plastico composito, provvisto di mezzi di aerazione in adiacenza al fondo (5),

una pluralità di serbatoi di digestione (2-4) ciascuno, provvisto di detti mezzi indipendenti di aerazione e aventi mezzi di scarico (11) atti a mantenere in ciascuno di detti serbatoi un livello di fluido costante;

mezzi indicatori di livello associati al serbatoio di omogeneizzazione ed un dispositivo di controllo e comando cooperante con i mezzi indicatori di livello per regolare la portata di aerazione in detti serbatoi di digestione in funzione del livello del refluo nel serbatoio di omogeneizzazione.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche dell'impianto secondo l’invenzione, risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi in cui:

la fig.l è una vista frontale schematica deì-1'impianto ;

la fig.2 è una vista in pianta dell'impianto di fig.1; e

la fig.3 è una vista frontale schematica dell’impianto secondo una variante di attuazione.

Con riferimento ai disegni, l'impianto si compone di una pluralità di serbatoi modulari indicati con i numeri di riferimento 1 a 4, ciascuno dei quali presenta un fondo piatto o bombato ed è superiormente aperto. Ciascun serbatoio è di materiale plastico composito, ad esempio poliestere rinforzato con fibre ed è montato fuori terra su di una piattaforma comune. Un importante vantaggio relativo all'impiego dei suddetti serbatoi modulari, consiste nel fatto che l'altezza di ciascun serbatoio può variare entro ampi limiti consentendo così di ottenere tempi di permanenza richiesti dal processo di depurazione; si intende che l'impianto può comprendere serbatoi modulari di diversa altezza, con altezza massima generalmente fino a 12 metri. Un ulteriore vantaggio risiede nel limitato ingombro orizzontale dell'impianto e nella possibilità di adattare e variare la disposizione spaziale dei serbatoi in funzione degli spazi disponibili.

A ciascun serbatoio sono associati mezzi di aerazione 5, disposti in adiacenza al fondo, atti ad insufflare aria dal fondo attraverso la massa di refluo da depurare; tali mezzi di insufflazione d’aria, con associate valvole di regolazione della portata, sono ad esempio costituiti da una membrana porosa.

Preferibilmente, ciascun serbatoio è provvisto di mezzi di condizionamento che, nella forma di attuazione preferita, sono costituiti da un serpentino, non illustrato nei disegni, inglobato nella parete del serbatoio e avvolgente la sua superficie laterale, attraverso il quale è alimentato un fluido vettore termico per mantenere la temperatura del refluo in fase di digestione a valori generalmente compresi tra 5 e 30"C, anche nei periodi invernali.

L’impianto comprende un primo serbatoio 1, detto di omogeneizzazione, in cui i reflui, provenienti da un pozzetto di raccolta 6 sono alimentati tramite un condotto pescante 7, in adiacenza al fondo e in adiacenza ai mezzi di aerazione, in modo tale per cui il refluo alimentato venga immediatamente in contatto con ossigeno. Il serbatoio di omogeneizzazione, in cui il livello del refluo varia in funzione della portata di alimentazione, svolge un'importante funzione particolarmente nel caso in cui il valore di BOD o COD del refluo sia soggetto a variazioni a gradino nel tempo, evitando fenomeni di shock che possano alterare il regolare processo di digestione aerobica, nei successivi serbatoi.

Un pescante 8 alimentato tramite una pompa sommersa 9, trasferisce il refluo dal serbatoio di omogeneizzazione al primo serbatoio di digestione indicato con 2 tramite un condotto pescante 10 che sbocca in adiacenza al fondo del serbatoio 2. Ciascuno dei serbatoi modulari 2, 3 e 4 è collegato in serie al serbatoio successivo mediante mezzi di scarico a stramazzo 11; il livello del refluo in tali serbatoi è pertanto costante al variare della portata di alimentazione. Dal serbatoio 4 il refluo è alimentato ad un serbatoio terminale 12 fungente da decantatore. Il serbatoio terminale 12 può essere costituito da un serbatoio analogo ai serbatoi 1 a 4 o preferibilmente presenta un fondo conico atto ad agevolare il processo di decantazione dei fanghi.

Dal decantatore 12 il refluo chiarificato è scaricato mediante un condotto 13, mentre i fanghi sono scaricati dal fondo tramite un condotto 14 ed alimentati ad un dispositivo di filtrazione 15.

Il decantatore 12 comprende, vantaggiosamente, un condotto di riciclo 17 che tramite una pompa sommersa 16, consente di effettuare il riciclo di almeno una porzione dei fanghi decantati in uno dei serbatoi di fermentazione.

La fig.3 illustra una seconda forma di attuazione dell'impianto di depurazione,nella quale elementi corrispondenti ad elementi già illustrati nelle figg.l e 2 sono indicati con gli stessi numeri di i riferimento .

L’impianto di fig.3 differisce dall’impianto di

figg.l e 2 essenzialmente per le seguenti caratteristiche. L’alimentazione al serbatoio di omogeneizzazione 1 del refluo proveniente dal pozzetto di raccolta 6 è effettuata tramite un condotto 71 che sfocia alla sommità del serbatoio 1 e da tale serbatoio

il refluo è alimentato al primo serbatoio di digestione 2 tramite la pompa 9 che preleva il refluo

dal fondo e tramite un condotto 81 che sfocia in testa al serbatoio 2; da questo il refluo è alimentato

ai serbatoi successivi tramite condotti 82 che prelevano il refluo dal fondo del rispettivo serbatoio

e lo alimentano in testa a quello successivo; in tal

modo, si ottiene un flusso controcorrente tra il refluo ed il flusso di aria od ossigeno insufflato dal

fondo.

Il serbatoio di digestione 4 è del tipo a doppio stadio e comprende un involucro tubolare 41 interno e coassiale al serbatoio 4, nel quale è alimentato il refluo proveniente dal secondo serbatoio

di digestione tramite il condotto 82. Dall'interno dell’involucro 41 il refluo è alimentato tramite un condotto 83 nel volume anulare tra il serbatoio 4 e l'involucro 41. In tale volume anulare, in adiacenza al fondo, sono disposti ulteriori mezzi di aerazione 51 per l’insufflazione d’aria.

Preferibilmente, almeno il serbatoio 4 è provvisto di mezzi di condizionamento, quali ad esempio una camicia 42 in cui è inglobato un serpentino per un fluido riscaldante.

Il refluo è infine alimentato tramite un condotto 84 in testa al decantatore 12, che nella fattispecie include un elemento tubolare 121 sostanzialmente coassiale al serbatoio costituente il decantatore, internamente al quale sfocia il condotto di alimentazione 84. I fanghi attivi decantati sono riciclati dal decantatore ad uno dei serbatoi di digestione.

Si intende che l'impianto potrà essere munito di mezzi di regolazione e controllo, di per sé noti, per il controllo delle variabili di processo, quali temperature di digestione, portata di aerazione, tempo di permanenza e valori di BOD e COD nell’alimentazione e nello scarico.

Il procedimento di depurazione secondo l’invenzione si caratterizza per il fatto che è attuato mediate una pluralità di stadi di digestione condotti in serbatoi a sviluppo verticale con insufflazione nel refluo di gas contenente ossigeno molecolare e coinprendenti almeno uno stadio di omogeneizzazione in cui il livello del refluo nel serbatoio che lo attua è variabile in funzione della portata di alimentazione del refluo e uno o pilistadi di digestione, in cui il livello del refluo del serbatoio che lo attua è mantenuto sostanzialmente costante al variare della portata di alimentazione del refluo.

E’ stato riscontrato che operando in modo da mantenere in almeno uno o più dei serbatoi di fermentazione una concentrazione di ossigeno disciolto superiore a 3 ppm, è possibile riciclare dal decantatore ai serbatoi di digestione la totalità dei fanghi di digestione aerobica, evitando la formazione di fanghi di supero che dovrebbero essere altrimenti smaltiti. In tali condizioni, si ottiene altresi un sostanziale abbattimento dei nitriti presenti nel refluo che sono ossidati a nitrati.

A questo scopo, la portata di insufflazione d’aria nei serbatoi di digestione è regolata in modo da mantenere in almeno uno di essi un tenore di ossigeno disciolto superiore a 3 ppm, preferibilmente superiore a 5 e compreso tra 5 e 10 ppm.

I tempi di permanenza del refluo nell'impianto secondo l'invenzione sono generalmente compresi tra 6 e 40 giorni e preferibilmente tra 6 e 20 giorni.

Vantaggiosamente, il serbatoio di omogeneizzazione 1 in cui il livello .del refluo è variabile in funzione della portata di alimentazione è provvisto di indicatori di livello, non illustrati, che cooperano con un dispositivo di controllo e comando per determinare un incremento della portata di alimentazione ai serbatoi di digestione e di insufflazione d’aria quando il livello, a seguito di un incremento di portata di alimentazione del refluo, sale al disopra di una soglia determinata; la portata di insufflazione d’aria è regolata in funzione del livello nel serbatoio di omogeneizzazione in modo da mantenere le condizioni di ossigeno disciolto sopra riportate.

II principio della modularità dell'impianto, introdotto dall'invenzione,consente di ottenere una depurazione efficace, conferendo all'impianto le doti di flessibilità richieste per trattare reflui con variazione a gradino del tenore di BOD e/o COD, consentendo altresì di ottenere sostanziali economie nella gestione del processo.

Esempio

E ' stato utilizzato un impianto come descritto in fig.3, comprendente:

un serbatoio di omogeneizzazione con diametro di 3 m e altezza di 10 m,

due serbatoi di digestione con diametro di 3 m e altezza di 10 m, con volume di refluo di 70 m<3 >ciascuno,

un serbatoio di digestione a doppio stadio con diametro dell'involucro esterno di 3 m e altezza di 10 in e diametro dell’involucro interno di 2 m, con volume di refluo nell'involucro interno di 37 m<3 >e volume di refluo nell'involucro esterno di 33 m<3 >, - un decantatore a fondo conico con diametro di 2 ,3 in.

I serbatoi erano tra loro collegati come illustrato in fig.3.

Al serbatoio di omogeneizzazione sono alimentate acque reflue del processo di vinificazione con portata Q di 30 m<3>/giorno e con un fattore di carico organico F«r (espresso come BOD5 - Q/M - 10<3‘>, dove M è la massa di solidi sospesi totali in kg) di 0,151 e un contenuto di COD pari a 5010 mg/1; il tempo di permanenza calcolato è di 168 ore, con temperatura nei serbatoi di digestione di circa 10‘C. La portata di insufflazione d'aria nei serbatoi di digestione è regolata in modo da ottenere nei serbatoi 3 e 4 un contenuto di ossigeno disciolto di circa 9 ppm.

Si è operato con riciclo totale dei fanghi dal decantatore al serbatoio 2, senza ottenere fanghi di supero, e ottenendo a regime un valore di COD in uscita di 41 mg/1.

All’impianto è stata poi alimentata una portata di refluo di 10 m<3>/giorno con Fa di 0,036 e COD in ingresso di 2800 mg/1; tempo di permanenza calcolato circa 504 ore. La portata di insufflazione è stata regolata in modo da ottenere nei serbatoi 3 e 4 un contenuto di ossigeno disciolto pari a circa 7 e 9 rispettivamente. Operando con riciclo totale dei fanghi, non sono stati ottenuti fanghi di supero e un valore di COD in uscita di 40 mg/1.

Il procedimento e l'impianto secondo l’invenzione sono dunque particolarmente idonei per il trattamento di reflui di cantina costituiti da soluzioni acquose comprendenti alcoli, aldeidi, zuccheri, coloranti, tannini e tartrati con valori di COD compresi tra 1.000 e 40.000 mg/1 e mediamente tra 2.500 e 8.000 mg/1.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per la depurazione di acque reflue, mediante digestione aerobica con fanghi attivi, comprendente una pluralità di serbatoi modulari (1-4), provvisti ciascuno di rispettivi mezzi di aerazione (5) del refluo e di mezzi di collegamento (8, 10, 11) per alimentare il refluo in serie da uno di detti serbatoi al successivo, caratterizzato dal fatto che comprende un primo serbatoio di omogeneizzazione (1) di materiale plastico composito, provvisto di mezzi di aerazione in adiacenza al fondo (5), una pluralità di serbatoi di digestione (2-4) ciascuno, provvisto di detti mezzi indipendenti di aerazione e aventi mezzi di scarico (11) atti a mantenere in ciascuno di detti serbatoi un livello di fluido costante; mezzi indicatori di livello associati al serbatoio di omogeneizzazione ed un dispositivo di controllo e comando cooperante con i mezzi indicatori di livello per regolare la portata di aerazione in detti serbatoi di digestione in funzione del livello del refluo nel serbatoio di omogeneizzazione.
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende un serbatoio terminaie di decantazione (12) per la decantazione dei fanghi, provvisto di mezzi di riciclo (16, 17) atti ad effettuare il riciclo di almeno una porzione dei fanghi decantati ad uno di detti serbatoi di digestione.
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 1 precedente, caratterizzato dal fatto che i mezzi di alimentazione del refluo da un serbatoio all'altro comprendono una pompa sommersa internamente al liquido in almeno uno di detti serbatoi.
4. 4. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno uno di detti serbatoi di digestione (2-4) è costituito da un serbatoio a doppio corpo comprendente un involucro tubolare interno ed un involucro tubolare esterno tra loro coassiali .
5. 5. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti serbatoi modulari (1-4) sono di materiale plastico compositivo, particolarmente poliestere rinforzato con fibre.
6. 6. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno uno di detti serbatoi modulari comprende mezzi di condizionamento, costituiti da un serpentino inglobato nella parete del serbatoio e avvolgente la sua superficie laterale, atto ad essere alimentato con un fluido condizionante.
7. 7. Procedimento per la depurazione di acque reflue, mediante digestione aerobica, particolarmente per il trattamento di reflui di vinificazione, caratterizzato dal fatto che il procedimento è attuato in una pluralità di stadi effettuati in serbatoi a sviluppo verticale con insufflazione dal basso nel refluo di gas contenente ossigeno molecolare e comprendenti almeno un primo stadio di omogeneizzazione, in cui il livello del refluo nel serbatoio che lo attua è variabile in funzione della portata di alimentazione del refluo e uno o più stadi di digestione in cui il livello del refluo nel serbatoio che lo attua è mantenuto sostanzialmente costante al variare della portata di alimentazione del refluo.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui la portata di alimentazione ai serbatoi di digestione e di insufflazione in detto uno o più stadi di digestione è regolata in modo proporzionale al livello del refluo in detto stadio di omogeneizzazione, in modo da mantenere in almeno uno degli stadi di digestione un tenore di ossigeno disciolto superiore a 3 ppm.
9. 9. Procedimento secondo le rivendicazioni 7 o 8, comprendente uno stadio di decantazione del refluo per la separazione dei fanghi di digestione ed in cui almeno una porzione dei fanghi decantati è riciclata ad uno di detti stadi di digestione.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui il flusso di insufflazione d’aria o gas contenenti ossigeno in detti uno o più stadi di digestione è tale da mantenere un tenore di ossigeno disciolto compreso tra 5 e 10 ppm in almeno uno di detti stadi di digestione.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui la totalità dei fanghi separati nello stadio di decantazione è riciclata ad uno stadio di digestione ed in cui nello stadio in cui è effettuato il riciclo o in uno stadio ad esso successivo la portata di insufflazione d'aria è tale da mantenere un tenore di ossigeno disciolto maggiore di 5 ppm.