IT8367374A1 - Procedimento per la disidratazione di melme, particolarmente depositi di filtrazione di acqua di scolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento per la disidratazione di melme,parti colarmente depositi di filtrazione di acqua di-scolo"

D E S O R I Z I 0 N E

Campo dellinvenzione

la presente invenzione concerne la disidra tazione di melme, particolarmente depositi di filtra zione,che risultano nella depurazione di acqua di rifiuto comunale ed industriale. Melme di tale gene re presentano un tenore di acqua tra 70 e 98$ in pe so; e seconda tra l'altro se esse contengono preva lentemente componenti secchi organici o inorganici. Livell? della Tecnica

Per la disidratazione di melme,che viste fisicamente formano una sospensione acquosa concentrata di sostanze solide fioccose e/o colloidali,si offre la filtrazione meccanica.

La semplice filtrazione delle melme non conduce tuttavia di regola allo scopo, soprattutto per il fatto che i componenti colloidali otturano ?rapidamente i filtri. La tecnica si ? perci? sforza ta di trovare mezzi e vie, per rendere le melme filtrabili meccanicamente. Mediante rottura dell'emulsio ne, flocculazione e precipitazione si pu? raggiungere una separazione di materia solida dalla fase liqui da. (Cfr. Ullmans Encyclopddie der Technischen Chemie, 4. Ediz., Voi.6^, Pag. 417-464 e Voi. V1_, Pagi190, Ver lag Chemie). Come coadiuvante di flocculazione servo no di recente soprattutto polielettroliti sintetici. I fanghi trattati con polielettroliti si lasciano so vente ancora per? filtrare male. I polielettroliti sono pure non sufficentemente stabili al teglio per garantire una disidratazione soddisfacente.

Per il miglioramento della filtrabilit? vengono ancora aggiunti coadiuvanti di filtrazione prevalentemente sostanze inorganiche solide come ad esempio carbonati alcalino terrosi, argille, kieselgur, terra di diatomee, silicati, fibre di asbesto tra gli altri. Inoltre viene impiegata cenere,in par ticolare la cenere ottenuta mediante combustione del la melma stessa disidratata, come coadiuvante di fil trazione. (DE-B 1517 705). L'azione di questi coadiu vanti di filtrazione riposa tra l'altro sul fatto che essi nella filtrazione formano una struttura porosa di sostegno nel panello di filtrazione. Con ci? vie-ne evitata la formazione di strati di filtrazione compatti,che possono ostacolare il passaggio del li quido. Per il vero sono necessarie notevoli quantit? di tali coadiuvanti di filtrazione. Per impiego di cenere necessitano ad esempio in generale almeno due parti in peso di cenere per parte in peso di melma, fatto che,tra l'altro, agisce negativamente sulla redditivit? del procedimento di combustione della melma.

Per la riduzione delle quantit? di coadiuvante di filtrazione necessarie, venne propos to di aggiungere inoltre alle melme un mezzo di pre cipitazione polielettrolitico (DE-A 2249 607? DE-A 23 27 869? DE-A 2600 926). Come inconveniente del coadiuvante di filtrazione inorganico viene addotta la sua idrofilia. I materiali impiegati in generale assorbono essi Btessi notevoli quantit? di acqua. La porzione prevalente di quest'acqua legata si lascia eliminare solo mediante apporto di energia.il panello di filtrazione che risulta all'atto della filtrazione contiene perci? ancora sempre maggiori quantit? di acqua. Infine, nel procedimento di filtrazione non si perviene alla drastica riduzione di volume risp. di peso perseguita delle sostanze soli de risultanti. E' perci? stato proposto di frammischiare alle melme prima della filtrazione,coadiuvan ti di filtrazione solidi,che sono stati pretrattati con composti organici contenenti gruppi ossidrile e/o alcossisilile (DE-A 2730 009).

Vengono preferiti caolini pretratta ti in tale modo

Dalla tecnologia generale della fil trazione ? noto l?impiego di ceneri vulcaniche (lipa rite vulcanica o quarzoporfiri, con molte piccole in clusioni di acqua, che per riscaldamento oltre 1200? C si espandono ad una "melma di roccia" leggera come piuma. Per l?eliminazione di intorbidamenti colloida li, della retenzione di particelle submicroscopi.che e dell'eliminazione di impurezze batteriche ? stato descritto nel US-PS 4007 113 un mezzo filtrante cos tituito da un materiale matrice fibroso auto-legante (cellulosa) e tra l'altro ceneri vulcaniche, la cui superfice era stata trattata con una resina cationi ca melamina-formaldeide.

Compito

Vi era perci? il compito di mettere a disposizione adiuvanti per la disidratazione della melma, in particolare la disidratazione di melme di depurazione industrieli e comunali, nella cui aggiun ta in quantit? chiaramente inferiori che fino ad ora, la filtrazione della melma fornisce risultati tecni esimente soddisfacenti. Per mettere a disposizione erano specialmente adiuvanti di filtrazione, che gi? in quantit? che si trovano sotto il doppio del peso del materiale solido delle melme, rendono possibile una disidratazione tecnicamente soddisfacente. In primo piano vi era la disidratazione di melma di de purazione per mezzo di filtripressa a camera o a pres sione. Era da perseguire un risultato di filtrazione di almeno circa 25/& in peso di sostanza secca nel pa nello di filtrazione.

Soluzione

Per la soluzione del compito presente viene proposto il procedimento secondo le rivendica zioni. Nel materiale particellare, vulcanico espanso termicamente, si tratta in generale di silicati,in par ticolare di liparite o quarzoporfiro, che contengono inclusioni di acqua di origine naturale e che per riscaldamento oltre 1200?C si espandono ad una melma di roccia molto leggera. Il volume espanso termicamente pu? allora ammontare a pi? di venti volte il volume originale.

I materiali vulcanici espansi termica mente descritti in quanto precede sono ottenibili in commercio, essi vengono designati brevemente in quan to segue come "materiale espanso". Buoni risultati ha dato eventualmente una macinazione del materiale espanso fino ad un grado,che corrisponde alle defini zioni della rivendicazione 1. Questa macinazione pu? essere effettuata in modo di per s? noto, ad esempio con ausilio di un mulino a martelli. Viene preferito l*impiego di polielettroliti di per s? noti (cfr.DE-A 2249 607? DE-A 2327 869 e DE-A 2600 926)., (floc culante) accanto al "materiale espanso". Preferibil mente vengono impiegati floculanti cationici, come ad esempio poli-N,N-dialchilaminoalchil(met)acrilato in forma neutralizzata o quatemizzata come ad esem? pio poli-N,N-dimetilaminoetilmetacrilato o anche po li-N,N-dimetilaminometacrilamide, polietilenamina tra 1*altro. Fin quanto si tratta di polielettroliti anionici, essi derivano in generale da amidi di aci di carbonici e/o sali di sodio o di ammonio di acidi carbonici non saturi o sulfoacidi.

Entrano particolarmente in linea di conto polimeri solubili in acqua (come eventualmen te parzialmente idrolizzati) poliacrilamide, poliacri lati e -metacrilati come(met)acrilati d*ammonio o so dio, solfonati come polivinilsolfohato di sodio,poli stirolsolfonato di sodio nonch? copolimeri e miscele di polimeri

In generale il grado di polimerizzazio ne dei polielettroliti anionici da impiegare secon do la presente invenzione ? oltre 1000, corrispondente a circa pesi molecolari oltre 10 , tuttavia il tipo del polimero da impiegare riveste un ruolo notevole.

La quantit? dei polielettroliti impie gati si adegua in primo luogo al tipo ed al tenore in materia solida della melma da disidratare. Come valore indicativo pu? valere 1 a 100 ppm, preferibil mente 5-50 ppm, del polimero, riferito al peso della melma di depurazione.

Particolarmente preferita ? la realiz zazione del procedimento in cui il materiale vulca nico particellare espanso termicamente (vedasi sopra) venne idrofobizzato. Preferibilmente l'idrofobizza zione avviene con composti organici di silicio,in particolare alcossis?lani ed alcbilalcossisilani or ganofunzionali, in particolare alchiltrialossisila ni. Particolarmente adatto ? il "materiale espanso" trattato con il noto copolimero di viniltrialcossi sileni ed anidride maleica.

La scelta dei composti organosilicici e 1*esecuzione tecnica d?i rivestimento (idrofobizzazione) del materiale espanso pu? essere effettuata in stretto appoggio all'insegnamento del DE-A 2730 009

Come silani organofunzionali siano quel li della formula I

X - (CH2)n - Si (OR1) I in cui X significa un gruppo aminico alchil- o ami noalchilsostituito, un mowe-rcaptogruppo o il gruppo - 0 -CH2 - CH

\ / 2

0

R* rappresenta un radicale alchile o alcossialchile con 1 - 10 atomi di C ed n un valore tra 1 e 10.

Siano citati ad esempio ?-aminoetil trimetossi silano, (f-amino-propiltrimetossisilano, j'?-aminopropiltrimetossietossisilano, -aminobutil tritrietossi silano, ?-aminoetil- (f-aminopropil-tri etossisilano, glicidilossipropiltrimetossisilano.

Gli alchiltrialcossisilani impiegabili parimenti preferiti possono possedere radicali alchi lici C..-C.cl preferibilmente radicali alchilici C.-C,

1 lp l o Nei gruppi alcossile si trovano preferibilmente 1 -5 atomi di carbonio. I copolimeri derivati dalla re azione di viniltrialcossisilano ed anidride maleica presentano unit? delle formule

- CH - CH, e -CH - CH

i I

Si(R,f). COOR?" COOR?

in cui R" rappresenta un radicale alcossile con 1 a 8 atomi di carbonio, un gruppo OH o un ponte di ossigeno, che ? unito con un'ulteriore unit? silile, R" ' rappres?nta idrogeno o un radicale alchilico con 1 - 10 atomi di C. Per riscaldamento di questi copolimeri anidride maleica-viniltrialcossisilano con alcoli si ottengono copolimeri con unit? aleos sisilano, semiesteritf,p-dicarbohici ed accanto unit? di anidride in successione irregolare. Ben adatti sono anche prodotti in cui i semiesteri furono idrolizzati.

L'applicazione dei composti silicorganici sul "materiale espanso termicamente" pu? avvenire in un modo per s? noto, ad esempio median te miscelazione con soluzioni di questi composti, preferibilmente in solventi organici adatti, in par ticolare in soluzioni alcoliche, o per quanto essi sono solubili,anche in soluzione acquosa. Per appli cazione di silani pu? anche essere opportuno misce lare questi non diluiti con il "materiale espanso termicamente".

Dopo la miscelazione,ad esempio nel miscelatore a vomere, viene essiccato a tempera ture fino a circa 150?C, preferibilmente tra 70 e 130?C. In generale la quantit? dei composti di sili ci? applicata sul "materiale espanso tennicamente" ? di almeno 0,1 eJo in peso, preferibilmente tra 0,5 e 5^ in peso, tuttavia possono anche essere impiega ti materiali con oltre 10$? in peso senza chiaro pre giudizio dell'azione come adiuvante di filtrazione. Attuazione dell1invenzione

Gli adiuvanti di filtrazio ne da impiegare secondo la presente invenzione posso no essere frammischiati in modo per s? noto in melme, in particolare melme di acque di rifiuto. Ci si serve allora dei gruppi di miscelazione usuali. La quantit? del "materiale espanso termicamente" da frammischiare, preferibilmente del materiale idrofobizzante, ammonta tra 2 e 10 kg per metro cubo di melma bagnata.

La miscelazione dei polielet troliti avviene preferibilmente come soluzione d'uso acquosa al 0,1 - 0,3^ dopo aggiunta della cenere vul canica in un recipiente di miscelazione con agitatore a bassa velocit? o nel procedimento continuo nella condotta di immissione. E' risultato adatto il dosag gio di polielettrolita quantitativamente proporziona le alla pompa di mandata nel condotto di immissipne. La sede ottimale di dosatura,per impiego di installa zione di sostegno di miscelazione,come ad esempio mi scelatore statico, venne determinata prima dell'immis sione alla pressa per compressione.

La disidratazione avviene alla pres sa di compressione, preferibilmente su filtripressa a telaio o a camera a pressioni tra 5 - 15 bar e tem pi di pressione di 30 - 180 min. Come tessuto per filtri si impiega,'un tessuto ad esempio di poliami de o polipropilene. Si citi ad esempio tessuto Mono fil.

Negli esempi che seguono trova impie go come materiale espanso termicamente preferibilmen te "Cenere vulcanica, Tipo VA-HR" della Filter-Media Company, Houston, Texas,?

Per l'idrofobizzazione si impiega pre feribilmente un prodotto a base di ottiltrietossisi l?no (ad es. Dynasilan^ prodotto del commercio della' Pitta Pynamit Nobel).

Esempio 1

Una melma di depurazione stabilizzata anaerobicam?nte, con un tenore di materia secca di 3,5$ venne mescolata con 10 kg/in? di materiale "es panso termicamente" non trattato. Il materiale maci nato e classificato, nella grana 0 - 0,3 mm, venne dosato allo stato secco, in un recipiente di prow is ta con agitatore a pale. Dopo l'omogeneizzazione,la melma di depurazione cos? trattata venne estratta con una pompa a membrana a stantuffo ed inviata al filtropressa a camera, tuttavia prima del filtropres ?sa a camera venne dosata proporzionalmente alla quan tit? un polielettrolita in una quantit? di 100 risp.

150 g/m^. Dopo un tempo di compressione di 1,5 ore ed una pressione di filtrazione di 15 bar l'operazio ne di filtrazione era conclusa. Il panello di filtra zione disidratato presentava un tenore di materia solida > 30$. Il filtrato aveva, fino ad un prodotto di testa leggermente torbido, un'aspetto visualmente limpido con un tenore di sostanza solida <0,1?o.

Esempio 2

Una melma di eccedenza ispessita biologica con 3?0 di TS (sostanza secca) venne pre trattata con 10 kg di materiale espanso silanizzato. Il composto di silicio impiegato per l?idrofobizzazione venne applicato in una quantit? di 0,2 f? in pe so nel modo noto. L'aggiunta dell'adiuvante di filtrazione idrofobizzato avvenne prima di una pompa volumetrica con l'ausilio di un miscelatore statico. Dopo la pompa volumetrica venne aggiunta in modo no to una soluzione allo 0,1^ di polielettr?lito con una quantit? di dosaggio di 150 g. Dopo un tempo di compressione di 120 min., ad una pressione di 15 bar, il panello di filtrazione disidratato aveva un teno re di sostanza secca di 29*4

Esempio 3

Una melma di depurazione contenente olio-idrossido di metallo pesante proveniente da un impianto di scissione di emulsione venne trattata nel modo esposto all'Esempio 1,con adiuvante di fil trazione e polielettrolito. La quantit? di adiuvante di filtrazione ammontava a 3 kg/m^ e la quantit? di dosaggio di polielettrolito 150 g/m^. Dopo il proces so di filtrazione il panello di filtrazione disidra tato conteneva un tenore di materia solida di 27*2 $.?

Un materiale espanso termicamente, pretrattato con polielettrolito trattato altrimenti nelle stesse condizioni di procedimento forn? risul tati comparativamente buoni.

Melma di depurazione Adiuvante di filtrazione Polielettrolita Sostanza,solida nel panello di filtrazione

Melma di depurazione 10 kg/m 100 g/m3 33,5 i*.

Stabilizzata anaerobi , . a Esempio 1 camente 3,5 ?>materia 10 kg/nr 150 g/m^ 34,6 i>-secca..

Dosaggio di confronto 20 kg calce/m3 5 kg FeCl^ 6H20 31,4

Melma di eccesso 10 kg/m 150 g/m' 29,4 i biologica con 0,2 ?/? in peso a Esempio 2 3,0 $>materia secca ellenizzato

Melma di olio pre- 3 kg/m 150 g/m^ 27,2 J

trattata con sali di a Esempio 3 metallo pesante

Claims (9)

R I V E N D I C A Z I 0 N I

1. Procedimento per la disidratazione di melme, in particolare melme di depurazione di acque di ri fiuto mediante filtraggio con impiego di adiuvanti di filtrazionej

caratterizzato dal fatto che

alla melma prima del filtraggio viene miscelato come ?diuvante di filtrazione un materiale vulca nico particellare,espanso termicamente con un peso specifico apparente inferiore a 0,09 kg/1 con una dimensione media di particelle tra 20 e 300 mu in porzioni tra 2 e 10 kg per metro cubo di melma bagnata e che infine viene effettuata la filtrazione.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, carat terizzato dal fatto che la disidratazione viene effettuata per mezzo di filtripressa a camera o presse a compressione.

3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il peso del materiale vulcanico espanso termicamente,particella re impiegato come adiuvante di filtrazione, am m?nta a meno del doppio del peso di materiale solido della melma da disidratare.

? 4. procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che i materiali vulca nici espansi termicamente particellari impiega ti come adiuvanti di filtrazione vengono usati con polielettroliti gi? noti per la disidratazione della melma.

5. Procedimento secondo la rivendicazione 4? carat terizzato dal fatto che i materiali vulcanici espansi termicamente, particellari, impiegati come adiuvanti di filtrazione sono stati pretrat tati prima dell?impiego con i polielettroliti.

6. Procedimento secondo le rivendicazioni 4 e 5? caratterizzato dal fatto che i materiali vulca nici particellari espansi termicamente, stanno .in ra^ orto di peso 40 a 1 fino a 200 a 1 ai po lielettroliti.

7. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che i materiali vulca nici, espansi termicamente,particellari,sono stati idrofobizzati.

8. Procedimento secondo la rivendicazione 7? carat terizzato dal fatto che l?idrofobizzazione avviene per mezzo di silossani.

9. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 a 9? caratterizzato dal fatto che la totalit? degli adiuvanti di filtrazione aggiunti ? inferiore a 12 kg per metro cubo di melma bagnata.