ITUD20130026A1 - Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi basato sull' abbinamento di biomassa batterica e vegetale comprendente lo stadio di addensamento e di stabilizzazione dei fanghi. - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto d'Invenzione Industriale avente per titolo:

"Sistema integrato di depurazioiie biologica per liquidi basato sull'abbinamento di biomassa batterica e vegetale comprendente lo stadio di addensamento e di stabilizzazione dei fanghi"

Settore di applicazione

Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi basato sull'abbinamento di biomassa batterica e vegetale comprendente lo stadio di addensamento e di stabilizzazione dei fanghi, avente come caratteristica principale quella di non richiedere in certe condizioni operative energia elettrica o di altra natura per funzionare in quanto il liquido da depurare viene fatto scorrere per gravita all'interno di elementi la cui superficie e caratterizzata da una pluralità di sporgenze o bugnature di varie forme geometriche atte a garantire il rimescolamento e I'ossigenazione continua del liquido, nonché I'attecchimento di biomassa batterica filamentosa e vegetale, quali ad esempio alghe e10 piante. Detta superficie viene riprodotta su elementi prefabbricati in calcestruzzo armato i quali vengono utilizzati quali strutture di potenziamento di depuratori esistenti oppure nella realizzazione di nuovi depuratori.

<Lo stato della tecnica>

Allo stato attuale della tecnica, sono noti vari processi e relativi impianti di depurazione biologica di liquidi inquinati di provenienza civile, industriale e agricolo.

Le soluzioni impiantistiche note e in uso spesso non consentono di depurare le acque reflue al punto da renderle prive di impatto negativo sui corsi d'acqua che le ricevono.

Infatti le acque reflue scaricate da depuratori esistenti presentano ancora degli inquinanti, in piccole percentuali, che vengono scaricati semplicemente nei corsi d'acqua in prossimità degli impianti stessi. Ciò comporta l'emissione di liquidi con ancora la presenza di inquinanti, seppur in piccola percentuale, che potrebbero essere ulteriormente trattati a basso costo e senza l'uso di energia (ad eserripio l'energia elettrica necessaria a far funzionare pompe idrauliche, compressori ,turbine e simili). Per abbattere ulteriormente il carico inquinante biodegradabile e mineraliuato residuo nelle acque scaricate dai detti impianti viene in soccorso il presente trovato.

Scopo dell'invenzione

Ci si propone di realizzare una particolare superficie di scorrimerito del liquido da depurare, avente le seguenti caratteristiche:

- detta superficie presenta una pluralità di sporgenze, aventi una qualsiasi forma geometrica e dimensione, adatte miscelare e ossigenare liquido da depurare lungo tutto il suo percorso;

- la superficie bugnata viene riprodotta su elementi prefabbricati in calcestruzzo armato, componibili, posizionabili in sequenza sul terreno con inclinazione regolabile in modo da ottimizzare il tempo di contatto del liquido da depurare cori la biomassa batterica adesa alle protuberanze disposte secondo schemi particolari su tutta la superficie di scorrimento;

<->il percorso tortuoso all'intemo degli elementi prefabbricati può essere ottenuto anche posizionando ciottoli secondo uno schema che riprodi~ce i fondali dei corsi d'acqua naturali ;

- detti elementi prefabbricati possono presentarsi in varie forme, ovvero semplicemente in canalette componibili con due o tre pareti laterali di contenimento;

- detti elementi prefabbricati possono essere collegati tra loro in serie e10 in parallelo al fine di incrementare il tempo di contatto dei liquidi da depurare con la biomassa batterica e vegetale al punto da ottenere il grado di depurazione richiesto;

- i liquidi scaricati da impianti di depurazione esistenti , trovando la superficie di scorrimento e in particolare le protuberanze sporgenti, sulle quali si sviluppa spontaneamente una biomassa .p filamentosa che si alimenta con le sostanze inquinanti biodegradabili contenute nei liquidi stessi. Il moto vorticoso del liquido inquinato attraverso le protuberanze assicura la miscelazione e I'aerazione ovvero I'ossigenazione richiesta per lo sviluppo delle biomasse batteriche e per lo svolgimento del processo di ossidazione biologica;

- detti elementi prefabbricati, da inserire prima o in coda allo scarico degli impianti di depurazione esistenti, risultano particolarmente adatti per il potenziamento dei depuratori tipo Irrihoff siti in località prive di energia elettrica, in quanto funzionano semplicemente per gravità e quindi e sufficiente un dislivello tra l'entrata dei liquidi da depurare e il corso d'acqua che li riceve.

Essenza dell'invenzione

Gli obiettivi del trovato vengono raggiunti secondo le caratteristiche della rivendicazione principale e10 di qualsiasi altra rivendicazione riportata in questo testo brevettuale.

Scopo principale del presente trovato è quello di realizzare un particolare sistema integrato di depurazione biologica batterica e vegetale comprensivo di scomparto di addensamento e di stabilizzazione dei fanghi, preferibilmente in prefabbricato cementizio, di tipo componibile, al fine di permettere la costruzione di un percorso obbligato ai liquidi da depurare che possono essere di origine civile, industriale e zootecnica. Si tratta di un sistema integrato di depurazione per liquidi che può 'trovare impiego in abbinamento a depuratori esistenti in funzione di pretrattamento e/o di rifinitura di processo di depurazione, oppure quale unità autonoma di depurazione biologica.

E' notorio che i processi di depurazione biologica si basano su due tipologie di processi:

a)a fanghi attivi, caratterizzati dal fatto che i rriicrobi che svolgono il processo di depurazione vengono mantenuti sospesi nei liquidi adeguatamente aerati da depurare;

.b)a biomassa adesa, caratterizzati dal fatto che i microbi che svolgono il processo di depurazione I si sviluppano aggrappandosi a superfici solide tenute in movimento nel liquido da depurare (esempio biodischi). A questa tipologia di processi di depurazione appartengono anche dei filtri percolatori in cui i liquidi da depurare vengono fatti percolare attraverso una massa di solidi porosi.

Entrambi detti processi generano un fango liquido composto da biomassa spenta, mentre il presente trovato genera un fango addensato facilmente evacuabile.

In una prima soluzione del trovato, la superficie di scorrimento del liquido proveniente dallo scarico di inipiariti di depurazione biologica esistenti viene realizzata su elementi in prefabbricati di calcestruzzo armato, ove su una base piana si realizzano delle protuberanze sporgenti aventi una qualsiasi forma geometrica e dimensione, in relazione alle caratteristiche del liquido da depurare.

Ad esempio queste protuberanze possono essere a forma di tronco di cono, tronco di piramide a base quadra o a base esagonale, o a forma di piramide a base ,triangolare. Gli elementi sporgenti sono disposti sulla superficie di base a righe trasversali in modo sfalsato: ciò per sottoporre a miscelazione e aereazione continua il liquido da depurare e nel contempo semplificare la loro prefabbricazione in serie e posa in opera.

Il trovato, come già accennato in precedenza, si basa su elementi prefabbricati che vengono posizionati in coda o in testa a depuratori esistenti in modo componibile, formando un percorso obbligato più o meno lungo, la cui lunghezza viene determinata in relazione al carico inquinante da rimuovere.

Così pure dicasi sull'entità della loro inclinazione rispetto al terreno, che è regolabile in modo da dare al liquido da depurare la velocità di scorrimento ottimale.

Infatti, le caratteristiche principali di questi elementi prefabbricati, ossia il tipo protuberanze, la loro numerosità e la loro dimensione, associate alla inclinazione di posizionamento sul terreno, determinano una diversa velocità di scorrimento dei liquidi da trattare. Solitamente il primo elemento prefabbricato o la prima serie di elementi a valle degli impianti di depurazione conosciuti viene posizipnata con una inclinazione maggiore rispetto ai successivi elementi: per i primi ad esempio il 5%, per i successivi il 3%.

Sui primi elementi, quelli con maggiore inclinazione, il liquido presenta una maggiore velocità e vorticosità in quanto dotato di maggiore carico inquinane da rimuovere mediante ossidazione biologica, Nel caso di utilizzo di due soli elementi prefabbricati, su quello in coda alla sequenza, anch'esso dotato di sistema di regolazione dell'inclinazione, avviene l'accumulo della biomassa spenta e lo sviluppo di biomassa vegetale, esempio piante e alghe.

Come già detto in precedenza, il presente trovato realizza una ulteriore depurazione dei liquidi scaricati da depuratori esisterrti, riducendo significativamente o del tutto l'impatto causato dagli stessi sul corsi d'acqua. Il sistema consente inoltre di addensare e di stabilizzare la biomassa spenta in modo da poterla valorizzare in campo agricolo secondo e disposizioi'ii di legge.

In definitiva, il presente trovato risulta particolarmente vantaggioso nel trattamento dei liquidi inquinati, sia in fase di iiigresso agli impianti di depurazione, sia in coda agli stessi, ottenendo dei fanghi solidi facilmente asportabili e separabili, aumentandone così la resa del processo depurativo nel suo insieme senza incrementare i costi di gestione.

Altra caratteristica del presente trovato consiste nel fatto che il percorso obbligato dei liquidi da trattare, ottenuto con almeno due o più elementi prefabbricati (in numero di due perché il primo avrà un'inclinazione superiore al secondo), può essere più o meno lungo in relazione ai risultati da ottenere e alle disponibilità del terreno su cui posizionare detti elementi. Essi potrarino essere disposti, orizzontali, inclinati e10 veiticali (esempio nelle vasche Imhoff), in serie e10 anche in parallelo e10 misto, oppure accoppiati, sia a monte che a valle degli irripianti di depi-irazione in essere o di nuova costruzione.

Ulteriore vantaggiosa caratteristica del trovato consiste nel fatto che gli elementi in prefabbricato cementizio sono realizzati in forma piana, rettangolare di varia lunghezza, aventi tre lati con bordi in rilevo o a forma di canaletta con due bordi coritrapposti in rilievo per favorire lo scorrimento dei liquidi, mentre la parte centrale presenta le bugnature o sporgenze sopraddescritte,

Altra variante vantaggiosa consiste nell'utilinare gli elementi prefabbricati in calcestruzzo armato con la parte centrale semplicemente piana su cui viene incollato un linoleum o strato di nastro equivalente o plastica dotato di protuberanze e svolgente analoga funzione già descritta in precedenza.

Altra possibile variante derivata dal presente trovato consiste nel fatto di utilizzare ciottoli o pietrisco di piccole dimensioni da disporre sulla superficie di scorrimento dei liquidi dei detti elementi prefabbricati in calcestruzzo armato a superficie piana e10 con bugnature e sporgenze varie, ciò per aumentare l'ossigenazione dei liquidi in trattamento e quindi la formazione di fanghi solidi. Detti ciottoli o pietrisco semplicemente cosparsi sopra la superficie di scorrimento del liquido, asportabili con i fanghi nella fase di pulitura dell'impianto, od anche previsti inglobati e sporgenti in modo fisso nella massa della canaletta stessa.

In definitiva il presente trovato risponde appieno agli obiettivi previsti, ovvero di realizzare un particolare prefabbricato facilmente trasportabile e posizionabile in opera, la cui conformazione della superficie di scorrimento dei liquidi da trattare favorisce la formazione di fanghi di tipo solido facilmente separabili. Non meno importante e la sua utilizzazione anche in ambienti privi di rete elettrica, poiché il loro funzionamento si basa solo sullo scorrimento dei liquidi per gravità operando sull'inclinazione regolabile dei singoli elementi formanti il percorso obbligato.

Illustrazioni dei disegni

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno evidenti dalla seguente descrizione a titolo esemplificativo preferenziale di realizzazione, peraltro non limitativo, nelle sei tavole di disegno allegate, ove:

- la Fig. 1 mostra, in vista di pianta, una possibile disposizione di due elementi prefabbricati in serie, su cui inviare il liquido di scarico proveniente da un impianto di depurazione di liquidi; - la Fig. 2 mostra, in vista di parziale sezione di fianco, la disposizione dei due elementi prefabbricati di cui alla figura precedente;

- la Fig.3 mostra, in vista prospettica, un elemento prefabbricato di tipo rettangolare con tre lati a bordi rialzati e la superficie centrale cosparsa di una pluralità di sporgenze a forma di piccoli tronchi di cono, disposti sfalsati per fila trasversale;

avente due bordi contrapposti rialzati per contenere il flusso di liquido scorrevole su una superficie centrale costituita da piccoli tronco di cono sporgenti;

- la Fig. 5 mostra, in vista prospettica, un elemento prefabbricato a canaletta con la superficie centrale per il percorso del liquido da trattare costituita da una pluralità di protuberanze sporgenti verso l'alto a forma di tronco di piramide a base quadra;

- la Fig.6 mostra, in vista prospettica, un elemento prefabbricato in calcestruzzo simile alla figura precedente, però con elementi centrali sporgenti a forma di tronchi di piramide a base esagonale; - la Fig.7 mostra, in vista prospettica, un elemento prefabbricato in calcestruzzo simile alla figura precedente, però con elementi centrali sporgenti a forma di piramide a base triangolare;

- la Fig. 8 mostra, in vista di sezione trasversale, una vasca tipo Imhoff con una pluralità di elementi prefabbricati bugnati accoppiati a due a due, in posizione verticale con percorso obbligato del liquido in trattamento;

- la Fig. 9 mostra, in vista prospettica, un elemento prefabbricato a canaletta con superficie di scorrimento semplicemente piana atta a ricevere una distribuzione casuale di ciottoli o pietrisco di varie dimensioni;

- la Fig. 10 mostra, in vista prospettica, un elemento prefabbricato a canaletta con superficie centrale piana ricoperta da uno strato incollato di linoleum, e10 plastica o altro equivalente riportante protuberanze sporgenti.

Come si rileva dalle figure allegate, gli elementi prefabbricati in calcestruzzo armato 3, sono disposti a valle di un impianto tradizionale di depurazione delle acque inquinate 1 provenienti da scarichi civili, industriali e10 di derivazione agricola, da cui riceve il liquido di scarico 5 attraverso il tubo 2 e 10 avvia ad un ulteriore trattamento di ossidazione biologica e di fito rifinitura facendolo semplicemente transitare per gravità all'interno degli elementi costituiti in questo caso, per esempio, da protuberanze a tronco di cono 7 sporgenti verso l'alto e disposte su righe trasversali ~falsate, le une dalle altre: ciò per costringere il flusso del liquido da trattare a seguire un percorso più tortuoso in modo da subire un processo di rimescolamento e di ossigenazione.

In una prima versione di utilizzazione gli elementi prefabbricati a tre lati chiusi con bordi rialzati e uno libero del tipo 3, risultano allineati. li primo elemento 3 e terminate con il lato libero sopra un secondo analogo elemento o di forma a canaletta 6, a livello inferiore. Il primo riceve il liquido di scarico

5, attraverso un tubo 2, dall'impianto di depurazione 1 e lo scarica in una piccola vaschetta 12 che lo distribuisce in modo uniforme su tutta la larghezza dell'elemento posizionato con una pendenza appropriata per regolarne la velocità in modo da ottimizzare I'ossigenazione e il tempo di contatto del liquido con la biomassa adesa alle protuberanze. Pertanto, si creano condizioni ottimali per I'ossidazione biologica delle sostanze inquinanti ancora presenti nelle acque di scarico, e per l'assimilazione dei minerali da parte della biomassa vegetale. Nell'esempio rappresentato il processo di depurazione comprende due soli elementi prefabbricati del tipo 3, ma ovviamente il loro numero potrà essere qualsiasi ed essi potranno avere una qualsiasi forma geometrica nelle protuberanze sporgenti verso l'alto, le quali possono essere ottenute anche posizionando ciottoli, sassi, pietrisco 14, fissi o asportabili, aventi le medesime funzioni delle protuberanze.

Il secondo elemento presenta un'inclinazione inferiore al primo in modo da favorire l'accumulo e la stabilizzazione della biomassa batterica spenta e nel contempo favorire lo sviluppo di biomassa vegetale, composta da piante e10 alghe. Il liquido così trattato viene scaricato 4 in corsi d'acqua o sul suolo secondo le disposizioni di legge. Mentre, la parte solida giacente in particolare sull'ultimo elemento prefabbricato sarà facilmente estraibile dall'elemento stesso per essere valorizzato in campo agricolo nel rispetto della normativa vigente.

Gli elementi in prefabbricato di calcestruzzo armato potranno quindi avere due forme rettangolari di costruzione, di varia lunghezza, un primo a tre lati in dievo 3 per guidare il percorso del v,quido, un secondo a forma di canaletta 6, cioe a due lati contrapposti in rilievo. Essi potranno avere la supiciecentrale bugnata ovvero con protuberanze sporgenti verso l'alto a forma di tronco di cono 7.

e/o, a tronco di a base quadra 8, e10 a tronco di piramide a base esagonale 9, e10 a piramide a base triangolare 10.

Dette superfici di trattamento possono anche essere ottenute posizionando ciottoli 14 , sassi e10 pietrisco, all'interno degli elementi 7, 8, 9, 10, e potranno essere impiegate in modo misto tra loro nella costruzione di detto sistema integrato di depurazione biologica.

Lo scopo del trovato viene analogamente raggiunto anche con l'impiego di elementi prefabbricati 3 e106 con la superficie centrale piana 13 su cui viene incollato un nastro o un strato di linoleum 15, o plastica o prodotto equivalente, avente la caratteristica di riprodurre esternamente le protuberanze o bugnature utili a formare turbolenza al flusso del liquido da trattare.

In un ulteriore variante viene rappresentata una soluzione dell'utilizzo di detti elementi prefabbricati 6 in senso verticale, in particolare nelle vasche Imhoff 11, ove il flusso del liquido in trattamento 5 viene costretto ad attraversare una successione di coppie di detti elementi al fine di far depositare sul fondo i fanghi 16 così raccolti ed in seguito aspirati e separati definitivamente.

Il trovato, naturalmente, non e limitato agli esempi di realizzazione sopra descritti, a partire dai quali si potranno prevedere altre forme ed altri modi di realizzazione, come ad esempio essere sovrapposti e quindi a sviluppo verticale anzichè orizzontale ed i particolari di esecuzione potranno comunque variare senza per questo uscire dall'essenza del trovato così come enunciato e di seguito rivendicato.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi basato sull'abbinamento di biomassa batterica e vegetale comprendente lo stadio di addensamento e di stabilizzazione dei fango di risulta del processo depurativo, avente come caratteristica principale quella di non richiedere in certe condizioni operative energia elettrica o di altra natura per funzionare in quanto il liquido da depurare viene fatto scorrere per gravità all'interno di percorsi obbligati la cui superficie centrale è caratterizzata dal fatto che il processo di ossidazione biologica avviene su di una superficie bugnata secondo vari schemi e dimensioni ottenuta all'interno di elementi prefabbricati in calcestruzzo armato 3 e106 e non, ove il liquido da trattare 5, scorre attraverso una pluralità di protuberanze sporgenti verso l'alto o bugnature, 7,8,9,10, e10 derivate da particolari linoleum, materie plastiche o prodotti equivalenti 15, o semplici ciottoli 14 variamente distribuiti, fissi o asportabili, le quali sono idonee a garantire I'ossigenazioiie del liquido da depurare e la coltivazione, in sequenza, di biomassa batterica filamentosa e di biomassa vegetale composta da piante e alghe. 2^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi secondo la prima rivendicazione, caratterizzata dal fatto che essa consiste in una superficie di base di scorrimento del liquido da trattare su cui sporge, verso l'alto, una pluralità di tronchi di cono 7, e10 di tronco di piramide a base quadra 8, e10 di tronco di pirarriide a base esagonale 9, e10 di piramide a base triangolare 10. Dette protuberanze sporgenti avranno una qualsiasi densità, disposizione e dimensione, in relazione agli obiettivi da raggiungere. 3^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi, secondo la prima e seconda rivendicazione, caratterizzato dal fatto che esso consiste in elementi prefabbricati in calcestruzzo armato 3 e106, i quali possono essere assemblati in sequenza orizzontale, con inclinazione regolabile, in serie e10 in parallelo, e10 in verticale uno dietro l'altro e10 tra loro accoppiati Fig.8. 4^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi, secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che esso per mezzo degli elementi prefabbricati risulta particolarmente vantaggioso nella realizzazione di nuovi impianti di depurazione dei liquidi, anche di tipo Imhoff, e10 nel potenziamento di depuratori esistenti, a valle e10 a monte, e/o all'interno degli stessi. Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi, secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che il suo funzionamento e ottenuto mediante semplice scorrimento del liquido da trattare sugli elementi 3 e106 per gravità, e ciò può avvenire in assenza di energia elettrica o di altro tipo di ei~ergia i,nfatti e sufficiente la presenza di un dislivello tra lo scarico da depurare e il corso d'acqua o il terreno che lo riceve. 6^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi, secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che esso consente di rimuovere da liquidi sostanze organiche biodegradabili e rriinerali al punto da consentire lo scarico di liquidi depurati privi di effetti negativi sui corsi d'acqua che li ricevono. 7^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi, secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che esso e composto da elementi prefabbricati 3 e106 la cui inclinazione può essere regolata in rriodo da ottenere una buona ossigenazione del liquido da depurare ed un terripo di contatto ottirriale dello stesso con la biomassa batterica adesa alle bugnature. 8^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi, secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che esso consente di ottenere un fango 16 addensato e stabilizzato. 9^ Sistema integrato di depurazione biologica per liquidi, secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che gli elemeriti prefabbricati 3 e/o 6 possono essere equipaggiati in testa e in coda con vaschette 12 trasversali idonee a garantire una distribuzione uniforme del liquido da depurare.