ITTO980709A1 - Procedimento e impianto per la disidratazione dei fanghi. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento e impianto per la disidratazione di fanghi"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale al trattamento di fanghi prodotti da impianti di depurazione municipali e industriali, e simili. Questi fanghi contengono mediamente una percentuale di secco dal 16 al 30% di SST senza l'aggiunta di reattivi chimici quali calce o cloruro ferrico, ma solo con l'aggiunta di polielettroliti. La quantità di acqua presente nei fanghi è quindi elevata (dall'84 al 70%) e può causare notevoli problemi nei successivi trattamenti. Ad esempio nel caso di smaltimento in discarica tale quantità di acqua aumenta il costo di smaltimento, in quanto l'acqua ancora presente nel fango deve essere smaltita unitamente ai solidi secchi, e rende il fango, anche se definito paiàbile, poco consistente, instabile, "plastico" ed incapace di sopportare un carico adeguato. In discarica deve invece essere garantita la stabilità laterale del fango sotto carico.

Nel caso in cui i fanghi debbano essere sottoposti ad un trattamento di compostaggio, l'umidità richiesta deve essere non superiore al 50-60%. Per raggiungere tale valore, con i fanghi disidratati che contengono mediamente ancora il 70-80% di umidità, si deve ricorrere ad una miscelazione con un componente inerte (cenere, segatura di legno, paglia, corteccia di albero etc.). Ciò comporta evidentemente oneri aggiuntivi.

Lo scopo generale della presente invenzione è quindi quello di rendere disponibile un trattamento mediante il quale sia possibile ridurre apprezzabilmente il tenore di umidità dei fanghi.

Prima di chiarire come l'invenzione sia in grado di conseguire tale scopo, è opportuno premettere a quanto segue alcune nozioni relative al condizionamento dei fanghi e dell'acqua in essi presente.

I fanghi da disidratare si presentano di norma sotto forma di solidi sospesi o particelle di fango. Per facilitare la separazione dell'acqua dal fango sono di norma utilizzati polielettroliti che favoriscono la formazione di fiocchi. L'effetto del polielettrolita sulle particelle è infatti quella di creare una struttura reticolata, formando dei ponti tra le varie particelle di fiocchi.

L'acqua contenuta nei fanghi è fondamentalmente di tre tipi:

- acqua interparticellare: è quella trattenuta fisicamente tra un fiocco e l'altro e più facile da estrarre; essa può essere eliminata per gravità e quindi con una semplice separazione tramite una tavola piana, un predisidratatore rotante, oppure con una semplice azione di spremitura tra tele filtranti o per centrifugazione;

- acqua interstiziale: è un'acqua legata alle particelle del fango da forze di attrazione elettrica e molecolare ed è denominata anche acqua di "idratazione colloidale" o acqua "capillare". L'acqua interstiziale è difficile da eliminare, in quanto ciò richiede pressioni elevate;

- acqua particellare o cellulare: essa è legata alle particelle del fango, ovvero fa parte della struttura stessa delle particelle di fango e, normalmente, è estraibile solo con processi di essiccamento o per via termica.

I fanghi più difficili da disidratare sono i biologici puri. Essi contengono poca acqua interparticellare e molta acqua interstiziale e particellare. Con i metodi convenzionali di disidratazione si raggiungono per tipo di fango valori medi del 14% di SST.

Per il trattamento di disidratazione dei fanghi che contengono molta acqua interstiziale e particellare, e quindi molto difficile da evacuare con i normali trattamenti, è stato proposto di procedere ad un condizionamento a caldo. In particolare, la domanda di brevetto europeo EP-A-0166715 descrive un procedimento di disidratazione comprendente una prima fase di filtro-pressatura meccanica, quindi una fase intermedia di riscaldamento, ed infine una seconda fase di filtropressatura meccanica. L'impianto per l'attuazione di questo procedimento prevéde un filtro-pressa a camera entro la quale i fanghi, mantenuti in condizione stazionaria, vengono sottoposti ad una prima pressatura. Successivamente la pressione viene rimossa e nella camera viene alimentato vapore. Quindi la pressione viene nuovamente riapplicata, eventualmente per un periodo più breve della prima pressatura .

Sebbene l'idea di riscaldare i fanghi fra la prima e la seconda fase di filtro-pressatura sia effettivamente brillante, si ritiene che i risultati conseguibili da questo procedimento di disidratazione dei fanghi noto siano largamente inferiori alle attese.

Lo scopo della presente invenzione è quindi quello di migliorare apprezzabilmente i risultati di un siffatto procedimento di disidratazione dei fanghi, con il conseguimento di valori percentuali di secco fino ad oggi impensabili, superiori anche di molto al 30%.

Secondo l'invenzione questo scopo viene raggiunto in primo luogo mediante un procedimento per la disidratazione di fanghi comprendente una prima fase di filtro-pressatura meccanica, una fase intermedia di riscaldamento ed una seconda fase di filtro-pressatura meccanica, la cui caratteristica principale risiede nel fatto che la suddetta fase di riscaldamento viene effettuata mentre i fanghi sono rimescolati.

Nel caso in cui il riscaldamento sia realizzato tramite vapore, l'invenzione prevede che il vapore stesso venga emesso e miscelato nei fanghi, mentre questi sono rimescolati, sia dall'esterno sia dall'interno della massa dei fanghi.

Per l'attuazione del procedimento, l'invenzione prevede un impianto con un primo ed un secondo nastro-pressa fra i quali è interposto un trasportatore a coclea mediante i quali i fanghi vengono trasferiti dall'uscita del primo nastro pressa all'ingresso del secondo nastro pressa e nel quale viene immesso il vapore di-trattamento mentre i fanghi vengono rimescolati e trasportati.

Ciò consente di mescolare intimamente il fango con il vapore, in modo da provocare la rottura dei legami interparticellari e, conseguentemente, eliminare in modo più efficace l'acqua durante la successiva filtro-pressatura attraverso il secondo nastro-pressa.

L'invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento al disegno annesso, fornito a puro titolo di esempio non limitativo, che mostra in forma diagrammatica un impianto per l'attuazione del procedimento di disidratazione dei fanghi secondo l'invenzione.

Con riferimento al disegno, l'impianto di disidratazione secondo l'invenzione comprende schematicamente tre sezioni: un primo nastro-pressa 1 avente un ingresso 2 per i fanghi da trattare in un primo stadio di disidratazione ed un'uscita 3 collegata con l'ingresso di un trasportatore a coclea intermedio indicato genericamente con 4, ed un secondo nastro-pressa 5 per l'effettuazione di un secondo stadio di disidratazione, avente un ingresso 6 collegato con l'uscita del trasportatore a coclea 4 ed un'uscita 7 dei fanghi trattati.

Il primo ed il secondo nastro-pressa 1, 5 sono di tipo generalmente convenzionale, ed includono in modo noto ciascuno una pluralità di rulli di strizzaggio fra i quali sono mobili due teli filtranti ad anello chiuso indicati rispettivamente con la, lb e 5a, 5b. Ciascun nastro-pressa 1, 5 è inoltre dotato di uno scarico 1c, 5c della fase liquida rimossa dai fanghi durante la filtropressatura .

La coclea 4, la cui funzione primaria è quella di trasferire i fanghi dall'uscita 3 del primo nastro-pressa 1 all'ingresso 6 del secondo nastropressa 5, è inoltre predisposta secondo l'aspetto fondamentale dell'invenzione per l'effettuazione di un condizionamento intermedio a caldo dei fanghi durante il loro trasporto dal primo al secondo nastro-pressa 1,5.

Sebbene questo condizionamento a caldo possa in linea teorica essere realizzato associando operativamente alla coclea 4 una sorgente di calore di varia natura (elettro-riscaldatore, generatore di aria calda, unità a microonde etc.), l'invenzione prevede che il riscaldamento dei fanghi venga effettuato tramite vapore in essi immesso e miscelato intimamente. A tale effetto è previsto un generatore di vapore 8 collegato operativamente alla coclea 4, la quale comprende un involucro tubolare generalmente cilindrico 9 avente una camera assiale interna 10 contenente una vite motorizzata 11 per l'avanzamento dei fanghi, ed una camera anulare esterna 12 a parete interna perforata, comunicante con la camera interna 10.

Il generatore di vapore 8 è collegato sia con la camera anulare esterna 12 dell'involucro 9, sia con l'albero 13 della vite 11, il quale è cavo e anch'esso perforato.

La vite 11 può anche essere dotata di alette sporgenti (non illustrate nel disegno) aventi la funzione di incrementare l'azione di miscelazione dei fanghi durante il trasporto operato da parte della coclea 4.

Il funzionamento dell'impianto di disidratazione sopra descritto è il seguente.

I fanghi da trattare, provenienti ad esempio da un impianto di depurazione municipale o industriale, vengono immessi nel primo nastro-pressa 1 attraverso il quale viene estratta una quantità iniziale di fase liquida.

I fanghi vengono quindi trasferiti nella coclea 4 e fatti avanzare attraverso questa mentre il vapore prodotto dal generatore 8 viene alimentato entro la massa dei fanghi contenuti entro la camera 10 sia dall'esterno, attraverso la parete perforata della camera anulare esterna 12, sia dall'interno attraverso l'albero perforato 13 della vite 11. Durante l'avanzamento attraverso la coclea 4 i fanghi vengono così rimescolati intimamente con il vapore, il che consente di effettuare in modo estremamente efficace la rottura dei legami interparticellari fra l'acqua interstiziale e quella cellulare e i fanghi stessi.

La temperatura del vapore alimentato alla coclea 4 è normalmente compresa fra 100 e 200°C, preferibilmente fra 130 e 160°C, e più preferibilmente nell'intorno di 145°C, ad una pressione dell'ordine di 5 bar.

Il tempo di trasferimento dei fanghi attraverso la coclea 4, e quindi il tempo di contatto e miscelazione fra fanghi e vapore è convenientemente compreso fra 3 e 15 minuti, ed è preferibilmente dell'ordine di 5 minuti.

All'uscita dalla coclea 4 i fanghi, la cui temperatura è ancora a valori superiori a 40°C e ad esempio dell'ordine di 60-70 °C, vengono immessi nel secondo nastro-pressa 5 attraverso il quale viene rimossa con estrema efficienza l'acqua interstiziale e cellulare, grazie alla rottura dei legami interparticellari come detto operata per effetto della miscelazione fanghi-vapore attraverso la coclea 4.

All'uscita del secondo nastro-pressa 5, i fanghi trattati con il procedimento secondo l'invenzione raggiungono valori in % di secco particolarmente elevati: prove comparative condotte dal richiedente confermano che i punti di incremento sono compresi fra 12 ed 25% rispetto ai sistemi convenzionali .

In seguito al trattamento a caldo il condizionamento chimico del polielettrolita sui fanghi si annulla per effetto della temperatura e della miscelazione, per cui i fanghi tendono a cedere ancora acqua all'atmosfera in funzione dell'ambiente in cui essi si trovano (temperatura e umidità nell'ambiente).

Inoltre il condizionamento termico operato dal vapore produce un effetto di almeno parziale pastorizzazione dei fanghi, rendendoli parzialmente sterili, ed abbatte molti batteri. Gli odori sgradevoli dei fanghi sono praticamente eliminati, in quanto il processo di putrefazione dei fanghi viene bloccato dal condizionamento termico.

Un ulteriore effetto vantaggioso derivante dal condizionamento termico operato in conformità all'invenzione consiste, nel caso in cui i tempi di contatto fanghi-vapore siano superiori a 5 minuti, nella stabilizzazione dei processi biologici nei fanghi stessi.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di realizzazione dell'impianto potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza, per questo uscire dall'ambito della presente invenzione così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la disidratazione di fanghi, comprendente una prima fase di filtropressatura meccanica, una fase intermedia di riscaldamento ed una seconda fase di filtropressatura meccanica, caratterizzato dal fatto che la fase di riscaldamento viene effettuata mentre i fanghi sono rimescolati.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di riscaldamento viene effettuata tramite vapore, caratterizzato dal fatto che il vapore viene immesso e miscelato nei fanghi mentre questi sono rimescolati.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il vapore viene immesso sia dall'esterno sia dall'interno della massa di fanghi.
4. 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che i fanghi sono rimescolati mentre essi sono anche fatti avanzare.
5. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzato dal fatto che la temperatura del vapore è compresa fra 100 e 200°C, preferibilmente fra 130 e 160°C, e più preferibilmente intorno a 145°C.
6. 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il tempo di trattamento della fase di riscaldamento è dell'ordine di 3-15 minuti, preferibilmente intorno a 5 minuti.
7. 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la temperatura dei fanghi all'inizio della seconda fase di filtro-pressatura meccanica è superiore a 40°C.
8. 8. Impianto per la disidratazione di fanghi, comprendente mezzi per effettuare una prima fase di filtro-pressatura meccanica (1), mezzi per effettuare una fase intermedia di riscaldamento (4), e mezzi per effettuare una seconda fase di filtropressatura meccanica (5), caratterizzato dal fatto che detti mezzi per effettuare la fase di riscaldamento comprendono un dispositivo di rimescolamento (4) dei fanghi collegato ad una sorgente dì calore (8).
9. 9. Impianto secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di rimescolamento include un trasportatore a coclea (4) tramite il quale i fanghi vengono trasferiti dall'uscita (3) di detti mezzi per effettuare detta prima fase di filtro-pressatura meccanica (1) all'ingresso (6) di detti mezzi per effettuare detta seconda fase di filtro-pressatura meccanica (5), ed un generatore di vapore (8) per inviare vapore all'interno di detto trasportatore a coclea (4).
10. 10. Impianto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto trasportatore a coclea (4) include un involucro tubolare (9) avente una camera anulare esterna (12) collegata a detto generatore di vapore (8) ed una camera assiale interna (10) contenente una vite di avanzamento (11) dei fanghi e comunicante con detta camera anulare esterna (12).
11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta vite (11) comprende un albero centrale tubolare perforato (13) anch'esso collegato con detto generatore di vapore (8).
12. 12. Impianto secondo la rivendicazione 10 o la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che la vite (11) è dotata di alette di miscelazione fanghivapore.
13. 13. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 a 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per effettuare detta prima fase e detta seconda fase di filtro-pressatura meccanica comprendono rispettivamente un primo ed un secondo nastro-pressa (1,5).
14. 14. Impianto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.