ITUD20100028A1 - Sistema di depurazione integrato per liquidi. - Google Patents
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Description
TITOLO:
" SISTEMA DI DEPURAZIONE INTEGRATO PER LIQUIDI",
(j STATO DELLA TECNICA
Attualmente esistono impianti di depurazione per liquidi di vario genere, ma non esistono impianti ad attività fisica, chimica e biologica integrate assieme in soluzioni complesse ed articolate contemporaneamente in modalità macchina, particolarmente per liquami zootecnici e simili.
DESCRIZIONE
I1 nuovo sistema e impianto attuativo utilizzano un insieme articolato, integrato e
sinergico di metodi di tipo fisico e biologico suddivisi in due principali sezioni, che costituiscono anche le due principali componenti del modulo operativo. Scopo nel nuovo sistema è depurare il liquame, con riduzione del BOD, del COD, dell'azoto totale,
dell'azoto ammoniacale, degli odori, della carica batterica. Altro scopo è produrre le
attività in sequenza con effetti di depurazione incrementale a cascata progressiva multistadio, attaccando le percentuali ridotte di sostanze che residuano dalle depurazioni precedenti, con effetti sovrapposti sugli stessi bersagli, sicurezza funzionale da ampia capacità di auto-compensazione del sistema, drastici abbattimenti selettivi e complessivi.
La prima sezione è chiamata "sezione fisica" e vengono impiegati due sistemi fisici: l'iperossigenazione a micro bolle e l'A.O.P. (Advanced Oxidation Processes); vediamoli singolarmente.
Iperossigenazione a micro bolle: viene realizzata una ampia interfaccia aridliquido mediante la generazione di micro bolle con l'utilizzo di speciali pompe e rotori.
L'interfaccia aridacqua è la base di questa prima sezione e serve per separare e in parte degradare e ridurre, fisicamente e chimicamente, le varie sostanze presenti nel liquame. Le notevoli superfici di scambio dove le particelle del liquame entrano finemente a contatto con particelle di aria micro disperse, creano una separazione, una ossigenazione, una ossidazione, con mineralizzazione dei contaminanti organici. I1 liquame che entra a contatto con l'aria miscelata, si espande e polverizza con particelle d'aria e di liquido da 5 a 70 pm. L'ossigeno atmosferico, a contatto con le particelle di liquido "polverizzate" ed in stato di forte agitazione cinetica, si discioglie fortemente nelle particelle stesse. Le superfici ed i film di interfaccia ossigeno - acqua calcolate sono notevolmente estese, da 2.000 a 9.000 cm2lg d'acqua, oltre che in continuo ricambio per l'agitazione cinetica. L'ossigeno disciolto nell'acqua ossida completamente le sostanze inorganiche eventualmente presenti (solfiti, solfuri, ecc.), con abbattimenti della tossicità e vengono ridotte le cariche batteriche . Sulla superficie delle micro bolle vengono adese e trascinate le particelle solide sospese, con effetto di separazione. Man mano che le micro bolle finemente disperse si associano e diventano via via più grandi, aumenta la loro tendenza e velocità di risalita verso la superficie del liquido, con formazione di schiuma visibile strutturata.
A.O.P. Processo di Ossidazione Avanzata: contemporaneamente all'iperossigenazione, le speciali pompe e rotori generano onde d'urto di elevata frequenza e potenza; possono facoltativamente essere integrate onde ultrasoniche potenziate a generazione acustica elettronica. Le onde d'urto producono il fenomeno della cavitazione con effetto di craking meccanico e di distruzione pirolitica delle sostanze presenti. Queste onde in alta frequenza vibratoria producono una azione di compressione fisica nella semi onda positiva ed una decompressione nella successiva semi onda negativa che compone l'onda sinusoidale completa. Nella fase di decompressione si formano delle bolle di vuoto, denominate micro-bolle di cavitazione, le quali nella seguente fase di compressione vengono istantaneamente a implodere, sviluppando una pressione puntiforme valutata in circa 1.300 BAR. Le micro bolle di cavitazione collassano in microsecondi con formazione di hot spot caratterizzati da una temperatura puntiforme di migliaia di "C, generando un ambiente con condizioni fortemente ossidanti per mezzo della produzione di radicali idrossili e perossido di idrogeno. In particolare in questa fase, per quanto riguarda la rimozione delle sostanze azotate, espresse sia come azoto totale sia come azoto ammoniacale, avviene la decomposizione pirolitica a N2 e H2.
Tali descritte azioni di iperossigenazione e di AOP, singolarmente e complessivamente, comportano variazioni chimiche, fisiche e biologiche del liquame, con abbattimento delle sostanze inquinanti, dei batteri, dei microrganismi e degli odori. Si innesca poi un ulteriore processo di bio-ossidazione delle sostanze organiche residuali, che prosegue temporalmente anche dopo il trattamento di questa sezione, cui segue un sensibile abbassamento del BOD e del COD, con formazione in parte di anidride carbonica e di acqua.
Le condizioni di particolare ossigenazione tendono inoltre a selezionare particolari ceppi batterici aerobi attivi che proseguono l'attività depurativa a valle. Dalla sezione fisica il liquido passa alla sezione biologica.
La seconda sezione è chiamata "sezione biologica". Il liquame trattato come sopra arriva al secondo reattore dove si continua il trattamento di depurazione. La sezione biologica è costituita da un particolare biofiltro multistadio a percolazione ad attività complessa. I1 biofiltro è costituito come prevalenza strutturale da un minerale naturale microporoso con particolari caratteristiche di scambio ionico della seguente composizione chimica Si02, A1203,CaO, K20, Fe203, MgO, Na20, Ti02. La sua conformazione spaziale tridimensionale consente l'adesione di biofilm batterici che hanno un versante libero ad attività aerobia ed un versante di adesione al substrato ad attività anerobia. La liquefazione e trasformazione delle sostanze organiche sospese viene operata da vari tipi di batteri eterotrofi, con rimozione di materiale attraverso il bio-assorbimento e la coagulazione. I componenti solubili dell'acqua, che si muovono più lentamente sopra il filtro, sono rimossi attraverso l'attività metabolica degli organismi che fanno parte della biomassa. La biomassa operante in fase aerobica consente la crescita di microrganismi anaerobi presenti nella parte della massa più vicina al supporto di riempimento poichè il passaggio dell'ossigeno in profondità è bloccato dagli strati superficiali di film batterico. I1 trattamento di ossidazione biologica è operato da una vasta comunità microbica che cresce aerobicamente degradando gli inquinanti organici presenti nei reflui. I1 ruolo primario del processo depurativo è svolto da batteri, sebbene protozoi e piccoli metazoi possono contribuire a determinare la purezza finale dell'effluente per l'opera di predazione dei batteri isolati. Il processo si basa sull'attività di batteri eterotrofi che utilizzano la sostanza organica dei reflui sia per fini strutturali sia per fini energetici. Dalla degradazione della sostanza organica iniziale si ottengono energia e prodotti di ossidazione, quali anidride carbonica ed acqua, e per crescita, nuove cellule batteriche. Accanto a queste comunità eterotrofe possono coesistere comunità di batteri autotrofi in grado di ricavare energia dall'ossidazione di composti inorganici ridotti, quali ammoniaca e composti solforati (es. idrogeno solforato). In particolare batteri come Nitrosomonas e Nitrobacter ossidano l'moto arnrnoniacale ad azoto nitrico, mentre batteri come Thiobacillus denitrificano ossidano l'idrogeno solforato a solfato utilizzando i nitrati come accettori finali di elettroni che si riducono ad azoto elementare. Questa reazione avviene in assenza di ossigeno, che compete col nitrato, in presenza di bicarbonati (fonte di carbonio) e di azoto ammoniacale. Tale attività nitro-denitro comporta la trasformazione finale in azoto elementare N2, atossico, che è quello presente già di per sé naturalmente nell'aria. I microorganismi contribuiscono in maniera sensibile all'abbattimento degli eventuali odori residui derivanti dal liquido o derivanti dall'aria interfacciata, grazie alla rimozione degli agenti osmofori come l'ammoniaca, l'idrogeno solforato, solfuri totali, mercaptani, composti amminici. I1 minerale naturale microporoso svolge anche una azione idrofila e di scambio ionico selettivo per determinati elementi, in particolare per Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cd 2+, NH4+, Hg2+, Fe 3+, Pb 2+, Cu2+, Cs+, Sr2+, creando una riserva di supporto all'attività biologica.
I1 sistema è dotato di elementi complementari che ne rifiniscono l'attività. I1 sistema lavora a ciclo funzionale chiuso: l'aria prelevata dall'esterno per alimentare l'iperossigenazione primaria riceve tutte le azioni fisco-chimiche descritte per il liquame mentre viene intimamente e finemente ad esso rimescolata. Dalla prima sezione, l'aria già depurata dalle azioni fisiche descritte, riceve un ulteriore trattamento di finissaggio e viene fatta passare attraverso la seconda sezione in attività di biofiltro, dal basso verso l'alto, per poi riceve un ulteriore trattamento finale con depuratore . Le varie funzioni delle due sezioni sono supportate da sistemi idraulici e sono gestite da sistemi di automazione e controllo.
L'impianto attuativo è materialmente composto da una o più pompe con speciali rotori o eliche che lavorano il liquame da trattare in arrivo e lo spingono poi, attraverso condotte e cavità idrauliche, nella seconda sezione biologica. Ci sono opportune prese d'aria esterne che attraverso condotte in aspirazione consentono all'aria di arrivare in prossimità delle pompe per mescolarsi con il liquame. La seconda sezione biologica è costituita dal minerale microporoso contenuto entro adeguati contenitori. I1 liquame che viene pompato e pretrattato fisicamente dalla prima sezione arriva dentro uno o più contenitori di minerale, che presenta piccoli spazi vuoti nel contesto del suo interno, tra i diversi granuli. Da sopra il liquame percola lentamente verso il basso entro il contenitore ricevendo il secondo trattamento biologico. Opportunamente, per aumentare l'attività biologica, potranno essere usati più contenitori in serie, oltre che in parallelo per aumentare la quantità trattabile per unità di tempo. Quando il liquido arriva sulla parte bassa del contenitore si raccoglie sul fondo e viene di qui drenato in uscita per lo scarico. Tutta l'aria che entra a contatto con il liquame nella prima fase di ossigenazione viene convogliata a ciclo chiuso attraverso i contenitori della seconda sezione, dove viene immessa dal basso con deflusso verso l'alto, qui viene raccolta a ciclo chiuso ed espulsa all'esterno attraverso un ulteriore passaggio in un apposito depuratore . I1 sistema idraulico di movimentazione del liquarne dall'entrata all'uscita, come il sistema di movimentazione e trattamento dell'aria sono gestiti e controllati da valvole, attuatori e centraline.
Come abbiamo potuto dimostrare, tutti gli obiettivi sono stati raggiunti nel depurare il liquarne, con riduzione del BOD, del COD, dell'azoto totale, dell'azoto ammoniacale, degli odori, della carica batterica. Le attività sono state realizzate in sequenza con effetti di depurazione incrementale a cascata progressiva multistadio, attaccando le percentuali ridotte di sostanze che residuano dalle depurazioni precedenti, con effetti sovrapposti sugli stessi bersagli, sicurezza funzionale da ampia capacità di auto-compensazione del sistema, drastici abbattimenti selettivi e complessivi.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema depurativo per liquami e relativo impianto attuativo caratterizzati da una prima sezione fisica utilizzante l'iperossigenazione a micro bolle e l'A.O.P. (Processi di Ossidazione Avanzata) con produzione di onde d'urto e cavitazione e da una seconda sezione biologica costituita da un particolare biofiltro multistadio a percolazione composto prevalentemente da un minerale naturale microporoso con particolari caratteristiche di scambio ionico.
- 2. Sistema e impianto come al punto 1., avente pompe con rotori e giranti in grado di produrre micro bolle di aria miscelate con liquame.
- 3. Sistema e impianto come al punto l., avente pompe con rotori e giranti in grado di produrre onde d'urto di elevata frequenza e intensità per produrre cavitazione.
- 4. Sistema e impianto come al punto 1., avente il minerale del biofiltro a percolazione con la seguente composizione chimica: Si02, A1203, CaO, K20, Fe203, MgO, Na20, Ti02.
- 5.<Sistema e impianto come al punto 1>.,<avente il minerale del biofiltro ad azione>idrofila.
- 6. Sistema e impianto come al punto 1., avente il minerale del biofiltro a capacità di scambio ionico selettivo per determinati elementi, in particolare per Na+, K+, C&+, Mg2+, Cd 2+, NH4+, Hg2+, Fe 3+, Pb 2+, Cu2+, Cs+, Sr2+.
- 7.Sistema e impianto come al punto 1., caratterizzato da un sistema di depurazione dell'aria tramite biofiltro con passaggio dal basso verso l'alto.
- 8.Sistema e impianto come al punto 1., caratterizzato da un secondo sistema finale di depurazione dell'aria.
- 9. Sistema e impianto caratterizzato da uno o più dei punti sopra indicati.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000028A ITUD20100028A1 (it) | 2010-02-15 | 2010-02-15 | Sistema di depurazione integrato per liquidi. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITUD20100028A1 true ITUD20100028A1 (it) | 2011-08-16 |
Family
ID=42790896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000028A ITUD20100028A1 (it) | 2010-02-15 | 2010-02-15 | Sistema di depurazione integrato per liquidi. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITUD20100028A1 (it) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITUD20120078A1 (it) * | 2012-05-03 | 2013-11-04 | Roberto Cappellari | Sistema di depurazione per liquami |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0279719A1 (fr) * | 1987-01-27 | 1988-08-24 | Burgeap | Procédé et dispositif pour l'épuration d'eaux polluées |
| EP1541532A1 (en) * | 2002-07-22 | 2005-06-15 | C & R Co. | Sewage treatment process by activated-sludge method comprising line atomizing treatment |
-
2010
- 2010-02-15 IT IT000028A patent/ITUD20100028A1/it unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0279719A1 (fr) * | 1987-01-27 | 1988-08-24 | Burgeap | Procédé et dispositif pour l'épuration d'eaux polluées |
| EP1541532A1 (en) * | 2002-07-22 | 2005-06-15 | C & R Co. | Sewage treatment process by activated-sludge method comprising line atomizing treatment |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITUD20120078A1 (it) * | 2012-05-03 | 2013-11-04 | Roberto Cappellari | Sistema di depurazione per liquami |
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