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APPROFONDIMENTO MWO (Brevetto Marzo 2012)

METODO BREVETTATO PER IL TRATTAMENTO CHIMICO – FISICO DI FANGHI BIOLOGICI DI DEPURAZIONE FINALIZZATO ALL’AUMENTO DELLA DISIDRATABILITA’, ALLA RIDUZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DI METALLI PESANTI, DI COMPOSTI ORGANICI ED ALLA ELIMINAZIONE DEGLI ORGANISMI PATOGENI.

 

SINTESI DEL TRATTAMENTO

I fanghi biologici di depurazione possono rappresentare un valido contributo all’ammendamento dei terreni ed alla nutrizione delle piante.

Infatti in tali materiali, oltre alla sostanza organica,  sono contenute considerevoli quantità di azoto, fosforo, potassio, calcio e zolfo.

Tuttavia, nei fanghi di depurazione, possono anche essere contenuti inquinanti di varia natura e sostanze indesiderabili derivanti dal trattamento di acque e/o reflui e/o rifiuti liquidi di origine industriale e, quando vi sono contenuti in alte concentrazioni, possono inibire il successivo utilizzo agronomico dei fanghi stessi o dei prodotti ad uso agricolo da essi derivati.

Sinteticamente, detti inquinanti sono rappresentati da:

  • metalli pesanti
  • composti organici di sintesi
  • batteri patogeni

MWO è un metodo per il trattamento chimico-fisico di fanghi biologici di acque reflue, atto a ridurre o eliminare la presenza di detti contaminanti, aumentando la sostanza secca, favorendo al tempo stesso il recupero delle sostanze utili attraverso il reimpiego dei fanghi, direttamente in agricoltura o come componenti/precursori di prodotti fertilizzanti.

Il trattamento del fango si svolge in batch, secondo le seguenti fasi:

 

Prima fase

Al fango allo stato palabile, cosi come comunemente prodotto dagli impianti di disidratazione dei depuratori, viene aggiunta acqua fino a raggiungere un tenore di sostanza secca compreso fra  5 % al 10%

Seconda fase

Il fango, così fluidificato, viene pompato all’interno di un reattore chimico dove viene effettuata la reazione di Fenton per l’abbattimento dei composti organici di sintesi e la parziale mineralizzazione della sostanza organica in coerenza alla domanda di brevetto PC2011A000014, depositata da chi scrive in data 10/06/2011, dal titolo “Metodo per la preparazione di un precursore di correttivi agricoli e relativo prodotto”.

Al fango, tenuto in agitazione, viene aggiunto acido solforico al 50% fino al raggiungimento di pH compreso fra 3,4 a 4,2. Quindi è introdotta una soluzione di solfato ferroso ed infine di perossido d’idrogeno. La reazione si completa in circa 60 minuti.

Terza fase

Al termine della reazione di Fenton, il fango viene scaricato in un secondo reattore chimico. Così il reattore della fase precedente è ora vuoto e può ricevere altro fango per un nuovo trattamento.

Nel  secondo reattore quindi aggiunto altro acido solforico al 50% fino ad avere pH 2. Tale pH è controllato e mantenuto per un tempo definito, con progressive immissioni di acido.  A tali condizioni di pH i metalli pesanti contenuti nel fango si trovano in soluzione come ioni e possono essere allontanati mediante separazione della fase liquida che si effettua nella successiva fase.

Quarta fase

Il fango viene inviato ad una filtropressa e filtrato ad una pressione compresa fra 10 e 15 bar. Il fango disidratato è trasferito in uno stoccaggio da un nastro trasportatore. Mediante i  trattamenti subiti sono state abbattute, nella frazione solida,  le concentrazioni di metalli pesanti e di inquinanti organici. Inoltre è stato sanificato, essendo stati distrutti i batteri patogeni. Si ottiene anche l’aumento della sostanza secca rispetto a quella del fango prima del trattamento fino a tenori compresi fra 50 e 60%.

Tale materiale è il precursore di correttivi agricoli di cui alla succitata domanda di brevetto PC2011A000014.

Quinta fase

Il liquido separato dal fango (“leachate”) viene recuperato introducendolo  in apposito serbatoio e riutilizzato per la parte occorrente alla diluizione di altro fango nella prima fase iniziale. Dopo alcuni cicli di trattamento la concentrazione di metalli pesanti nel “leachate” è tale da dover essere abbattuta attraverso la fase seguente.

Sesta fase

Il “leachate”, dopo essere stato utilizzato per alcuni cicli di trattamento, viene pompato dal serbatoio in una cella elettrolitica. Essendo un ottimo conduttore, l’applicazione di corrente continua innalza il pH del liquido. Una parte dei metalli presenti è precipitata come idrossidi, un’altra  parte si deposita al catodo in forma metallica. Il processo di rimozione dei metalli, può essere reso più efficiente aggiungendo al “leachate”, al termine del trattamento elettochimico, sodio solfuro che ne aumenta la precipitazione. Tali fanghi chimici precipitati, sono rimossi dalla cella elettrolitica e inviati ad un filtro a sacchi. Il liquido che si separa dai sacchi filtranti ed il surnatante presente nella cella  sono pompati in un serbatoio e sottoposti alla fase seguente.

Settima fase

Il “leachate” demetallizzato per via elettrochimica e/o chimica, ha ora un pH prossimo alla neutralità e bassissime concentrazioni di metalli pesanti, tuttavia non è ancora idoneo allo scarico in pubblica fognatura o corpo idrico superficiale. Viene quindi trattato con un comune processo chimico-fisico per la depurazione di acque reflue. Mantenuto in agitazione, si  porta il pH alla completa neutalità con sodio idrossido o latte di calce, quindi si introduce ferro cloruro come coagulante e  polielettrolita per precipitare i fanghi chimici. I fanghi sono pompati nello stesso filtro a sacchi citato nella sesta fase, il surnatante è scaricato, previo passaggio su di un filtro a sabbia. L’efficienza della depurazione determinerà la scelta di scaricare in fognatura o in un corso d’acqua.

Segue un diagramma che sintetizza le fasi sopra descritte.

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