ITMI20131257A1 - Apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate - Google Patents

Description

APPARATO PER LA DEPURAZIONE DI ACQUE IMPURE, IN

PARTICOLARE DI ACQUE REFLUE E/O INQUINATE

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La presente invenzione si riferisce a un apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate.

L’oggetto della presente invenzione si presta a essere impiegato nel settore del trattamento delle acque reflue e/o inquinate mediante il quale le sostanze inquinanti indesiderate vengono rimosse dai liquami da trattare.

In particolare, l’invenzione si rivolge al settore della depurazione di acque reflue e/o inquinate a mezzo di biomasse o simili colonie batteriche in forma di film che necessitano di opportuni supporti per la propria formazione e/o proliferazione.

Com’è noto, l’utilizzo di biomasse o simili colonie batteriche per la depurazione delle acque reflue può essere eseguita mediante impianti o apparati a dischi biologici oppure mediante reattori a biomassa adesa a letto mobile.

Gli impianti e gli apparati a dischi biologici prevedono una pluralità di dischi, realizzati in materiale plastico, fissati su un albero che viene posto in rotazione. I dischi sono parzialmente immersi nel liquame da depurare per cui la rotazione dell’albero determina il contatto degli stessi con l’aria e con la fase liquida.

Durante la rotazione i microrganismi si formano e crescono sulla superficie del disco formando un film di materiale organico il cui spessore aumenta progressivamente.

Alternativamente, durante il moto di rotazione, la pellicola biologica assimila ossigeno nella fase di esposizione all’aria, per poi immergersi ad adsorbire e metabolizzare le sostanze organiche disciolte e colloidali presenti nel liquame. La pellicola continua a svilupparsi finché raggiunge uno spessore limite, per poi distaccarsi autonomamente.

I reattori a biomassa adesa a letto mobile prevedono una serie di vasche in cui i microrganismi attecchiscono su mezzi di supporto dispersi e sospesi nel refluo da trattare. I mezzi di supporto vengono posti in movimentazione con aria per consentire alle colonie batteriche formate di entrare a contatto con l’ossigeno necessario alla loro respirazione.

È possibile prevedere che la movimentazione dei mezzi di supporto sia eseguita da idonei sistemi di insufflazione di aria e/o da miscelatori meccanici opportunamente presenti all’interno delle vasche. È anche possibile che i mezzi di supporto siano agitati direttamente da flussi di liquame in movimentazione lungo percorsi predeterminati.

Anche in questo caso le biomasse che si formano sui mezzi di supporto ispessiscono fino a distaccarsi e sedimentare.

Sebbene gli impianti e/o i reattori noti sopradescritti consentano una soddisfacente depurazione di acque impure, reflue e/o inquinate, la Richiedente ha riscontrato che non sono tuttavia esenti da alcuni inconvenienti e sono migliorabili sotto diversi aspetti, principalmente in relazione agli eccessivi ingombri degli impianti e/o dei reattori noti, agli interventi di manutenzione degli stessi, ai consumi energetici complessivi, nonché ai costi di funzionamento e depurazione delle acque impure.

In particolare la Richiedente ha riscontrato che gli impianti e gli apparati a dischi biologici sono frequentemente soggetti alla rottura dell’albero di rotazione su cui grava la massa complessiva dei dischi supportati appesantita ulteriormente dal film biologico aderente agli stessi.

Al fine di ovviare a tale inconveniente gli impianti e gli apparati a dischi biologici vengono significativamente sovradimensionati. Il sovradimensionamento dell’albero determina l’indesiderata riduzione delle aree delle superfici dei dischi destinate alla formazione e/o proliferazione batterica con ripercussioni negative sul rendimento complessivo delle macchine per la depurazione.

Il sovradimensionamento dell’impianto presenta inoltre svantaggi anche in termini energetici in quanto la movimentazione di elevate masse costituite dall’assieme albero/dischi richiede un apporto energetico notevole che incrementa sensibilmente i costi di funzionamento dell’impianto.

Con riferimento invece ai reattori a biomassa adesa a letto mobile, anche tali apparati presentano ingombri complessivi e consumi energetici elevati in quanto necessitano di una serie di sistemi di movimentazione dei mezzi di supporto disposti nelle varie vasche di raccolta previste.

Va inoltre considerato che i reattori a biomassa adesa a letto mobile presentano una struttura particolarmente complessa i cui continui interventi di manutenzione incrementano i costi complessivi per la depurazione delle acque da trattare.

Scopo principale della presente invenzione è provvedere un apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate, in grado di risolvere i problemi riscontrati nella tecnica nota. Un ulteriore scopo della presente invenzione è provvedere un apparato per la depurazione di acque impure che presenti un ingombro complessivo ridotto. Un altro scopo della presente invenzione è proporre un apparato per la depurazione di acque impure che richieda un apporto energetico inferiore rispetto a quelli dell’arte nota.

È anche uno scopo della presente invenzione provvedere un apparato per la depurazione di acque impure che riduca al minimo gli interventi di manutenzione.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è proporre un apparato per la depurazione di acque impure che abbatta i costi complessivi di funzionamento dello stesso e, di conseguenza, i costi legati ai trattamenti di depurazione corrispondenti.

È altresì uno scopo della presente invenzione provvedere un apparato per la depurazione di acque impure in grado di incrementare notevolmente la concentrazione della superficie biologica.

È anche uno scopo della presente invenzione proporre un apparato per la depurazione di acque impure che sia sicuro e non presenti pericoli per gli operatori.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è provvedere un apparato per la depurazione di acque impure che non sia soggetto agli sconvenienti effetti aerosol dovuti all’insufflazione di aria nelle acque da trattare.

Gli scopi sopra specificati, e altri ancora, sono sostanzialmente raggiunti da un apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate, come espresso e descritto nelle seguenti rivendicazioni.

Viene ora riportata, a titolo esemplificativo, la descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate, in accordo con la presente invenzione. Tale descrizione sarà effettuata qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e pertanto non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista schematica in alzato di un apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate;

la figura 2 è un’ulteriore vista schematica in alzato dell’apparato di cui alla figura 1;

la figura 3 è una vista schematica in alzato di un particolare dell’apparato rappresentato nelle figure 1 e 2;

la figura 4 è una sezione schematica, in condizione vuota, del particolare di cui alla figura 3, realizzata lungo la traccia IV-IV della medesima figura;

la figura 5 è una sezione schematica, in condizione vuota, del particolare di cui alle figure 3 e 4, realizzata lungo la traccia V-V di figura 4;

la figura 6 è una sezione schematica identica alla sezione di figura 4 in cui il particolare rappresentato è raffigurato in condizione di funzionamento;

la figura 7 è una sezione schematica identica alla sezione di figura 5 in cui il particolare rappresentato è raffigurato in condizione di funzionamento.

Con riferimento alle figure allegate, con il numero 1 è complessivamente indicato un apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate, in accordo con la presente invenzione.

Come visibile nelle figure 1 e 2, l’apparato 1 comprende almeno un contenitore 2, preferibilmente cilindrico, delimitante un vano di reazione 3 predisposto per accogliere una quantità predeterminata di acqua da trattare (figure 6 e 7).

Il contenitore 2 comprende una parete cilindrica 4 sulla quale è definita una superficie interna cilindrica 5 (figure 1, 2 e da 5 a 7) e due pareti laterali 6 (figure da 3 a 7) che impegnano le estremità opposte della parete cilindrica 4.

Come visibile nelle figure da 4 a 7, dalla superficie interna cilindrica 5 del contenitore 2 si estende una pluralità di setti radiali 5a i quali dividono il vano di reazione 3 in una serie di settori 3a (figure 5 e 7) periferici distribuiti lungo la superficie interna cilindrica 5.

Preferibilmente, la parete cilindrica 5 e, di conseguenza la superficie interna cilindrica 4 presenta una pluralità di aperture passanti (non rappresentate nelle figure allegate) in modo tale da essere permeabile ai fluidi.

Come visibile nelle figure 1 e 3, il contenitore 2 presenta almeno un’apertura di accesso 7, preferibilmente ricavata in corrispondenza di almeno una delle pareti laterali 6, per l’accesso al vano di reazione 3 definito dalle pareti cilindrica 4 e laterali 6. L’apertura di accesso 7 è ermeticamente chiudibile, durante il funzionamento dell’apparato 1, mediante appropriati mezzi di chiusura ermetica (non rappresentati nelle figure allegate).

Vantaggiosamente, il contenitore 2 è mobile, in particolare rotativamente attorno a un prefissato asse di rotazione X (figure 2 e da 4 a 7). La rotazione del contenitore 2 viene eseguita mediante opportuni mezzi di movimentazione 8 (figure da 1 a 3, 4 e 6) a esso operativamente collegati.

Nel dettaglio, i mezzi di movimentazione 8 comprendono un coppia di perni di supporto rotativo 8a girevolmente vincolati a una struttura 9. I mezzi di movimentazione 8 comprendono inoltre almeno un motore elettrico 8b (figura 2) operativamente collegato ad almeno uno dei perni di supporto rotativo 8 per trascinare in rotazione il contenitore 2 attorno all’asse di rotazione X.

La struttura 9 che supporta rotativamente il contenitore 2 presenta a sua volta una conformazione sostanzialmente cilindrica dalla quale si estendono idonei elementi di appoggio 9a al suolo.

La struttura 9 delimita, al proprio interno, una vasca di raccolta 10 chiusa per accogliere un quantitativo predeterminato di acque A impure, reflue e/o inquinate che devono essere trattate e depurate.

Sempre con riferimento alle figure 1 e 2, la struttura 9 è vantaggiosamente provvista di una copertura 10a che presenta una o più feritoie di aerazione (non rappresentate nelle figure allegate) per lo scambio di ossigeno con l’esterno. La copertura 10a è amovibilmente impegnata alla vasca di raccolta 10 per consentirne l’agevole apertura in caso di accesso diretto a quest’ultima.

Vantaggiosamente, la struttura 9 è conformata in modo tale da accogliere al proprio interno, rotativamente attorno all’asse X, il summenzionato contenitore 2, il quale è in comunicazione di fluido con la vasca di raccolta 10 per mezzo delle aperture passanti ricavate attraverso la parete cilindrica 4 e la superficie interna cilindrica 5.

In altre parole, le aperture passanti della parete cilindrica 4 del contenitore 2 permettono alle acque A da trattare presenti all’interno della vasca di raccolta 10 di allagare, almeno parzialmente, il vano di reazione 3 del contenitore 2.

Vantaggiosamente, l’apparato 1 comprende almeno un supporto 11 (figure 6 e 7), preferibilmente almeno un corpo libero non vincolato all’apparato 1, operativamente disposto all’interno del vano di reazione 3 del contenitore 2 e provvisto di almeno una superficie (non illustrata nelle figure allegate) per la formazione e/o la proliferazione di colonie batteriche in forma di film in grado di depurare acque impure, reflue e/o inquinate.

Preferibilmente, durante funzionamento dell’apparato 1, il supporto 11 affiora periodicamente, almeno parzialmente, dall’acqua A da trattare che è presente all’interno del vano di reazione 3 per porre le colonie batteriche che si formano e proliferano su di esso a contatto con l’ossigeno.

Nel dettaglio, la rotazione del contenitore 2 all’interno della vasca di raccolta 10, conduce periodicamente il supporto 11 tra una condizione immersa, in cui è completamente ricoperto di acqua A da trattare, e una condizione emersa, in cui affiora, almeno in parte, dall’acqua A da trattare.

Nella condizione immersa le colonie batteriche che si formano e proliferano sulla superficie di supporto del supporto 11 adsorbono e metabolizzano le sostanze organiche disciolte e colloidali presenti nelle acque A da trattare, mentre nella condizione emersa, vengono esposte all’aria saturandosi di ossigeno.

Come visibile nelle figure 6 e 7, il supporto 11 comprende una pluralità di corpi liberi 11a collocati all’interno del vano di reazione 3.

Vantaggiosamente, la superficie del supporto 11 è definita almeno parzialmente dalle superfici di almeno un parte dei corpi liberi 11a presenti nel vano di reazione 3, preferibilmente da tutte le superfici di ciascun corpo libero 11a presente nel vano di reazione 3.

Secondo un aspetto preferito della presente invenzione, il vano di reazione 3 è riempito, almeno per tre quarti del proprio volume, vantaggiosamente completamente, dai corpi liberi 11a, per cui la superficie complessiva di supporto delle colonie batteriche risulta particolarmente estesa.

Al fine di agevolare da una parte la formazione e la proliferazione delle colonie batteriche e di aumentare ulteriormente la superficie complessiva di supporto delle stesse, ciascun corpo libero 11a di presenta almeno una superficie, vantaggiosamente tutte le superfici, ruvide, preferibilmente rugose e/o zigrinate e/o provviste di rilievi superficiali.

Vantaggiosamente, ciascun corpo libero 11a del supporto 11 è realizzato in un materiale plastico, preferibilmente riciclabile, opzionalmente tappi di plastica recuperati da bottiglie di plastica.

Al fine di incrementare ulteriormente l’effetto depurativo delle colonie batteriche che si sviluppano all’interno del contenitore 2, la superficie interna cilindrica 5 e i setti radiali 5a forniscono un’ulteriore superficie ausiliaria di supporto per la formazione e la proliferazione batterica le cui porzioni vengono periodicamente immerse nell’acqua A da trattare ed esposte all’aria presente nel vano di reazione 3 durante la rotazione del contenitore 2.

Vantaggiosamente, sia i setti radiali sia la superficie interna cilindrica 5 del contenitore 2 sono ruvidi, preferibilmente rugosi e/o zigrinati e/o provvisti di rilievi per agevolare la formazione delle colonie batteriche e fornire alle stesse una maggiore superficie di supporto.

Al fine di consentire le operazioni periodiche di manutenzione nonché lo scarico dei liquami la struttura 9 è opportunamente provvista di aperture di scarico 9b (figure 1 e 2) disposte in corrispondenza del fondo della vasca di raccolta 10.

Il sopra descritto apparato per la depurazione di acque impure, in particolare di acque reflue e/o inquinate risolve i problemi riscontrati nella tecnica nota e raggiunge importanti vantaggi.

Innanzitutto, la particolare configurazione dell’apparato sopra descritto consente una riduzione notevole degli ingombri in paragone alla tecnica nota. In particolare, l’eliminazione dell’assieme albero e dischi sovradimensionati contribuisce notevolmente alla riduzione dell’ingombro complessivo dell’apparato.

In aggiunta, il riempimento del contenitore di corpi liberi permette la formazione di una superfici di supporto complessiva per le colonie batteriche di notevole estensione senza dover richiedere indesiderati aumenti di volume.

L’eliminazione di gravose masse in movimentazione consente una significativa riduzione dei consumi energetici dell’apparato durante il suo funzionamento. Inoltre, anche gli interventi di manutenzione normalmente necessari negli impianti e negli apparati della tecnica nota vengono di conseguenza minimizzati. Naturalmente, l’abbassamento dei consumi energetici e la riduzione degli interventi di manutenzione determinato un abbattimento considerevole dei costi complessivi di funzionamento dell’apparato e, di conseguenza, dei relativi oneri dei trattamenti di depurazione delle acque impure.

Un ulteriore vantaggio dell’apparato sopra descritto risiede nell’ottenimento di concentrazioni più elevate di superfici biologiche disponibili in piccoli spazi, in quanto i corpi liberi definiscono una superficie di supporto che si sviluppa tridimensionalmente all’interno del vano di reazione.

Va inoltre considerato che l’apparato secondo la presente invenzione è completamente isolato dall’esterno per cui non presenta zone di pericolo per gli operatori e gli addetti che operano sul medesimo. Va anche notato che l’apparato oggetto della presente invenzione non presenta alcun sistema o meccanismo in grado di produrre l’indesiderato effetto aerosol presente prevalentemente nei reattori che prevedono l’insufflazione di aria nelle acque da trattare.

Va inoltre aggiunto che la struttura dell’apparato di cui sopra è alquanto semplice e facile da manutenere.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) per la depurazione di acque (A) impure, in particolare di acque (A) reflue e/o inquinate, comprendente: almeno un contenitore (2), preferibilmente cilindrico, delimitante un vano di reazione (3) predisposto per accogliere una quantità predeterminata di acqua (A) da trattare; almeno un supporto (11) operativamente disposto all’interno di detto vano di reazione (3) di detto contenitore (2) e provvisto di almeno una superficie per la formazione e/o la proliferazione di colonie batteriche in forma di film in grado di depurare acque (A) impure, detto supporto (11) affiorando periodicamente, almeno parzialmente, da detta acqua (A) da trattare per porre dette colonie batteriche a contatto con l’aria; caratterizzato dal fatto che detto supporto (11) comprende almeno un corpo libero (11a) non vincolato all’apparato (1) e dal fatto che detto contenitore (2) è mobile, in particolare rotativamente attorno a un prefissato asse di rotazione (X), per condurre periodicamente detto supporto (11) tra una condizione immersa, in cui è completamente ricoperto di acqua (A) da trattare, e una condizione emersa, in cui affiora, almeno in parte, da detta acqua (A) da trattare.
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui detto supporto (11) comprende una pluralità di corpi liberi (11a) collocati all’interno di detto vano di reazione (3), detta superficie di detto supporto (11) essendo definita almeno parzialmente dalle superfici di almeno un parte di detti corpi liberi (11a) presenti in detto vano di reazione (3), preferibilmente da tutte le superfici di ciascun corpo libero (11a) presente in detto vano di reazione (3).
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 2, in cui detto vano di reazione (3) è riempito, almeno per tre quarti del proprio volume, preferibilmente completamente, da detti corpi liberi (11a).
4. 4. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun corpo libero (11a) di detto supporto (11) presenta almeno una superficie, preferibilmente tutte le superfici, ruvide, preferibilmente rugose e/o zigrinate e/o provviste di rilievi.
5. 5. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun corpo libero (11a) di detto supporto (11) è realizzato in un materiale plastico, preferibilmente riciclabile, opzionalmente tappi di plastica recuperati da bottiglie di plastica.
6. 6. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto contenitore (2) presenta una superficie interna cilindrica (5) dalla quale si estende una pluralità di setti radiali (5a), detta superficie interna cilindrica (5) e detti setti radiali (5a) definendo almeno una superficie ausiliaria per la formazione e/o la proliferazione di dette colonie batteriche, la rotazione di detto contenitore (2) ponendo periodicamente tutte le parti di detta superficie interna cilindrica (5) e tutti i setti radiali (5a) a contatto con l’aria presente in detto vano di reazione (3) e con l’acqua (A) da trattare.
7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 6, in cui detti setti radiali (5a) e detta superficie interna cilindrica (5) di detto contenitore (2) sono ruvidi, preferibilmente rugosi e/o zigrinati e/o provvisti di rilievi superficiali.
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 6 o 7, comprendente una vasca di raccolta (10) di detta acqua (A) da trattare conformata in modo tale da accogliere in rotazione, almeno parzialmente, detto contenitore (2), detta superficie interna cilindrica (5) di detto contenitore (2) presentando una pluralità di aperture passanti per porre in comunicazione di fluido il vano di reazione (3) con detta vasca di raccolta (10).
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 8, in cui detta vasca di raccolta (10) è definita all’interno di una struttura (9) chiusa esternamente, preferibilmente ermeticamente.
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 9, in cui detta struttura (9) è provvista di una copertura (10a) presentante una o più feritoie di aerazione per lo scambio di ossigeno con l’esterno, vantaggiosamente detta copertura (10a) essendo amovibilmente impegnata alla vasca di raccolta (10) per consentire l’agevole apertura della stessa quando necessario.