LA GESTIONE DEI FANGHI DAL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE Questo lavoro è un invito a seguire un percorso per la corretta gestione dei fanghi La fine è l allontanamento nel rispetto delle normative vigenti Il principio è il risparmio La disidratazione è solo una fase del percorso La relazione ha l'obiettivo di evidenziare le ragioni e l'esigenza di disidratare i fanghi, mettere a confronto le tecnologie offerte dal mercato con i loro pregi e difetti, con particolare attenzione ai costi di gestione per le aziende. Scritto da Vincenzo Di Leo e Anna Moruzzi per Idee & Prodotti s.r.l. 1
BREVE PRESENTAZIONE SOCIETA Idee e Prodotti è stata fondata nel 1984, opera nel settore della filtrazione disidratazione con propria tecnologia. La storia di Idee e Prodotti è breve ma vissuta, ha origine da un idea che con impegno e volontà si è realizzata in un prodotto, volevamo realizzare le ns. idee e ci siamo riusciti! Ecco perché abbiamo scelto il nome Idee Prodotti, ancora una volta la voglia di fare ha dimostrato che è possibile creare qualcosa. Le tecnologie messe a punto si basano sul concetto della filtrodinamicità, neologismo per evidenziare l'introduzione del movimento continuo nella filtrazione; il passaggio da un filtrazione statica basata sul principio di intasamento della tela filtro ad una filtrazione dinamica, dove il pannello di fango viene continuamente deformato e distaccato dalla tela filtro. Il concetto della Filtrodinamicità è in seguito approfondito. COS' E' IL FANGO PER UN AZIENDA E' la popolare patata bollente! Analizziamo perché! In un complesso industriale le problematiche sono numerose, gli imprenditori giustamente orientano le proprie energie nelle sfere della produzione e della vendita, cioè nei profitti; del resto un ottima azienda mantiene la propria posizione quando possiede una efficace rete commerciale integrata ad una efficiente rete di produzione. La gestione di una rete di produzione (investimenti attivi) implica anche la gestione di servizi indiretti e impianti ausiliari (investimenti passivi) comunque necessari alle linee di produzione impegnate a produrre un bene. Un impianto di depurazione per il trattamento delle acque reflue derivanti da processi di produzione, è un investimento passivo ed oneroso ma necessario, motivato dalla propria coscienza di cittadino e dai decreti legislativi per la salvaguardia dell'ambiente nonché dalle certificazioni qualità richieste dal mercato Europeo ed Internazionale. 2
Oggetto dell ns. attenzione è il fango, risultato finale di un impianto di depurazione, prodotto allo stato fisico liquido e definito rifiuto, in quanto tale deve essere allontanato, RECUPERATO O SMALTITO presso impianti autorizzati secondo le normative vigenti. Il 60% dei costi di gestione di un impianto di depurazione è relativo al trattamento e allontanamento dei fanghi, tali costi, incidono sui bilanci per tutta la vita aziendale, anno dopo anno. La gestione dei fanghi, sia per aspetti tecnici sia amministrativi che economici, costituisce un problema per gli imprenditori, la popolare patata bollente, che vista nel suo insieme è così rappresentata: FANGO FANGO INDAGINE CONOSCITIVA TRATTAMENTO DISIDRATAZIONE STOCCAGGIO CLASSIFICAZIONE TRASPORTO DISIDRATAZIONE STOCCAGGIO CLASSIFICAZIONE TRASPORTO RECUPERO E/O SMALTIMENTO RECUPERO E/O SMALTIMENTO Gestione fango con uno specialista di settore in grado di confrontare e risolvere il problema grazie a una visione e conoscenza globale Gestione fango con più specialisti di settore ognuno nel proprio settore Il punto di partenza è il fango, quale risultato di un impianto di depurazione delle acque reflue, i punti successivi sono finalizzati al conferimento finale, recupero o smaltimento; l'ottimizzazione delle fasi intermedie rende possibile il contenimento dei costi di gestione. Lo specialista di settore mette in campo la propria esperienza, valutando la problematica nel suo insieme, partendo dalle possibilità che il mercato offre per il conferimento finale per valutare il trattamento più opportuno del fango. 3
LA GESTIONE DEI FANGHI Il decreto Ronchi, decreto di riferimento per la gestione dei rifiuti, impone quando possibile la strada del recupero rispetto a quella dello smaltimento. Cosa significa recuperare un rifiuto, significa individuare un'azienda in grado di trasformare il proprio rifiuto in bene di consumo, quindi valorizzare il rifiuto in materia prima. Un rifiuto è recuperabile quando le sue caratteristiche chimiche e fisiche sono compatibili con un processo di trasformazione. Ad esempio fanghi provenienti da trattamento biologico, di definite caratteristiche, possono essere impiegati come emendanti per i terreni agricoli, quali supporto ai terreni di sostanza organica, come in passato veniva recuperato il letame. In questo caso un rifiuto organico si trasforma in una sostanza nutriente per il terreno. Altri esempi di recupero possono essere citati, come fanghi impiegati per la produzione di cemento e laterizi. Sembra che allontanare un rifiuto sia cosa estremamente semplice, concettualmente lo è, praticamente meno. In primo luogo bisogna produrre un fango compatibile con gli impianti atti a riceverlo, quindi è necessario conoscere il mercato del conferimento finale e le normative che lo regolano. Se necessario intervenire sulle sostanza usate nei cicli produttivi e strutturarsi per trasformare le caratteristiche fisiche del fango, cioè disidratare i reflui per renderli facilmente trasportabili e conferibili. Un aspetto importane nella gestione dei fanghi è la disidratazione, Disidratare un fango significa ridurre il volume, estrarre quindi una parte di acqua, impiegando le tecnologie che il mercato offre. Disidratare è necessario : Per contenere i costi di gestione, trasporto ed allontanamento Per rendere il fango conferibile nel rispetto delle normative 4
FILTRABILITA E DISIDRATAZIONE E di uso comune sottovalutare l importanza di scegliere il sistema di disidratazione più adatto alla propria realtà e alle caratteristiche del proprio fango. Si pensa che un sistema o un altro sia uguale, dimenticando che ogni tecnologia ha un principio di funzionamento con limiti noti d impiego, quindi la compatibilità con le caratteristiche del proprio fango sono fondamentali per un equilibrio tra costi di installazione, gestione e risultati ottenibili. Prima di prendere in considerazione un sistema di disidratazione, è necessario verificare la filtrabilità del fango e le sua caratteristiche fisiche, quindi valutare le possibilità di intervento necessarie sia sul condizionamento del fango, sia nel processo di depurazione che ha originato il fango. Ad esempio è risaputo che un fango biologico stabilizzato è molto più filtrabile di un fango biologico non stabilizzato e che un fango chimico fisico trattato con calce è molto più filtrabile dello stesso fango trattato con soda. Con buona filtrabilità si intende un fango separato in fiocchi, che al passaggio su una tela filtro, non provochi intasamento. Talvolta è sufficiente condizionare con polielettrolita, talvolta è necessario implementare la filtrazione con supporti filtranti. Una volta stabilito il trattamento di cui il fango necessita, si verificano le compatibilità con i sistemi di disidratazione, le possibilità di smaltimento finale, i costi di investimento e gestione. E come fare un puzzle, ogni casella al suo posto, casella dopo casella. Una volta scelto il sistema di filtrazione, è indispensabile omogeneizzare il fango, per non vanificare il trattamento di condizionamento. Il passaggio successivo è progettare l impianto di disidratazione secondo le informazioni raccolte, una pessima progettazione può vanificare tutto il lavoro svolto, basta una pompa sbagliata, un agitazione non appropriata al tipo di fango, un dosaggio scorretto e il risultato non sarà quello sperato. 5
FILTRABILITA TRATTAMENTO OMOGENIZZAZIONE IMPIANTISTICA PER LA DISIDRATAZIONE 6
Le tecniche di disidratazione si basano su due principi, GRAVITA' E PRESSIONE. DISIDRATAZIONE GRAVITA PRESSIONE LETTO DI ESSICCAMENTO SISTEMA A SACCHI DRY BOX FILTRODINAMICO SISTEMI CONTINUI FILTRO NASTRO CENTRIFUGA FILTRO ROTATIVO SISTEMI DISCONTINUI FILTRO PRESSA SQUEEZE BOX GRAVITA Piccoli Volumi Minore Grado di Secco Maggiori Costi di Smaltimento PRESSIONE Grandi Volumi Maggiore Grado di Secco Minori Costi di Smaltimento 7
SISTEMI DI DISIDRATAZIONE A GRAVITA' Si impiegano quando i volumi di fango da disidratare non sono importanti. Sono sistemi semplici, privi di parti meccaniche in movimento, hanno costi di investimento contenuti, costi di gestione trascurabili, rispetto ai sistemi a pressione sono meno veloci e hanno un rendimento inferiore in termini di riduzione del volume. Sinteticamente affermiamo: trascurabili costi di investimento e di gestione del sistema, maggiori costi di gestione in termini di conferimento finale. Sistemi a gravità offerti dal mercato: letto di essiccamento sistema a sacchi Dry Box, container scarrabili filtrodinamici I letti di essiccamento sono ormai obsoleti in quanto necessitano di grandi aree, difficili da reperire nelle aziende, il rendimento è direttamente dipendente dagli agenti atmosferici, hanno elevati costi di gestione, dati dalla movimentazione del fango dal letto e dal ripristino del letto drenante. Il sistema a sacchi ha elevati costi di gestione dati dalla presenza dell'operatore per la sostituzione dei sacchi e la messa a stoccaggio provvisorio, il costo di sostituzione del sacco, inoltre bisogna sottolineare che i fanghi imballati non si prestano alla soluzione del recupero per la presenza dell' imballo che non è recuperabile, anche la soluzione dello smaltimento in discarica risulta spigolosa per la sospetta disomogeneità non verificabile all'atto dello scarico. 8
Il dry box 15000 filtrodinamico racchiude l'esperienza dei letti di essiccamento e del sistema a sacchi, si possono definire la razionalizzazione dei sistemi a gravità. Sono container drenanti, costi di investimento ragionevoli, costi di gestione trascurabili, dati dalla sostituzione della tela filtrante, la quale è sostituita ad ogni ciclo, permettono di raggiungere la palabilità richiesta dagli impianti di conferimento finale in un tempo di 24 h. garantiscono risultato sia nel periodo estivo che invernale. Il sistema esplica tre funzioni, con un vantaggio, permette una gestione razionale, pulita ed economica. Disidrata, contiene il fango disidratato evitando le movimentazioni intermedie, rispondendo all'esigenza di stoccaggio; è utilizzato per il trasporto al conferimento finale. E' installato all'esterno su platea di cemento, non necessita di infrastrutture per il suo funzionamento. Caratteristiche tecniche: volume utile a disposizione 15 mc. capacità fango disidratato 10 Ton. Rese finali in sostanza secca: 15% biologici 20-30% chimico fisico 40-50% inerti. 9
E' costituito da una struttura esterna, omologata per essere movimentata con i convenzionali sistemi di scarramento è dotata di appositi bocchettoni per la raccolta del filtrato. La struttura interna è di supporto alla tela filtrante e al sistema filtrodinamico; le tele filtro sono a perdere, comunque di basso costo. 10
L'impianto filtrodinamico è costituito da membrane ad ampia espansione, di lunga durata, dilatate con aria compressa a 1.5 Bar. Le membrane con la loro azione ON-OFF (gonfiesgonfie) esercitano un'azione di rottura del pannello di fango, provocando spaccature nel pannello che si sta formando, attraverso le quali, il filtrato troverà canali preferenziali per la fuoriuscita dalla tela filtro. L'impiego dell'impianto filtrodinamico, favorisce la filtrazione, in quanto evita l'intasamento della tela, garantendo una maggiore disidratazione in minore tempo. Applicazioni: fanghi biologici, chimico fisici e inerti ceneri, sabbie, terre di filtrazione, pietra pomice e terre da scavi Essendo un sistema mobile in container, risolve emergenze, bonifiche, gestisce sovrapproduzioni temporanee, può essere alimentato direttamente da autobotte, così come da pala meccanica in caso di materiali pastosi. 11
SISTEMI DI DISIDRATAZIONE A PRESSIONE Si impiegano quando i volumi di fango da disidratare sono importanti, quindi sono importanti i costi di gestione per l'allontanamento. I sistemi a pressione sono macchine, con parti meccaniche in movimento, con logiche di funzionamento, è pertanto necessario valutare con attenzione i seguenti parametri: Costi di investimento iniziale Infrastrutture necessarie per il corretto funzionamento Costi di gestione del sistema, impiego di personale e additivi Rendimento finale in termini di sostanza secca ottenibile, per il contenimento dei costi di gestione relativi al conferimento finale. Un sistema è ottimale quando garantisce il secco più alto con il minore impiego di risorse umane. I sistemi di disidratazione a pressione si dividono in due categorie. CONTINUI E DISCONTINUI I sistemi continui hanno il pregio di essere automatici senza presidio di personale e il difetto di non raggiungere il rendimento più alto in sostanza secca. Il mercato offre: centrifuga, filtro nastro e filtro rotativo. I sistemi discontinui hanno il pregio di raggiungere il rendimento più alto in sostanza secca e il difetto di richiedere presidio per la gestione. Il mercato offre il filtropressa. Nella categoria del filtropressa, un sistema innovativo è l'eccezione che conferma la regola, SQUEEZE BOX. E' la razionalizzazione dei sistemi discontinui, in quanto racchiude i due parametri fondamentali per essere un ottimo sistema: maggiore rendimento finale in sostanza secca minore costi di gestione, non presidiato. 12
Squeeze box si sviluppa in tubi verticali. Il principio di funzionamento è la filtrodinamicità, tecnica innovativa e rivoluzionaria nella filtrazione, esprime il passaggio da filtrazione statica a filtrazione dinamica La filtrazione statica si basa sul concetto di intasamento della tela filtro, dove la pressione è esercitata dal refluo verso la tela. La filtrazione dinamica al contrario si basa sul concetto di autopulizia della tela filtro, la pressione è esercitata dalla tela verso il refluo. Si deduce che il pannello mentre è pressato subisce una deformazione, apre delle spaccature, attraverso le quali il filtrato trova nuovi canali, più diretti attraverso il pannello, per la fuoriuscita. A maggiore deformazione del pannello corrisponde maggiore efficacia del sistema. L'impiego di membrane circolari ad espansione controllabile fino ad un max. di 30 cm. rendono possibile l'applicazione di questa tecnica, L'impiego della Filtrodinamicità active filtration migliora le rese finali in termini di sostanza secca, ottimizza i tempi di filtrazione, consente di ottenere un pannello omogeneo per grado di secco. 13
Squeeze box è un filtro cilindrico verticale, composto da tre parti, la base, il cilindro filtrante e il collettore di distribuzione. Il cilindro filtrante diametro 32 centimetri, lunghezza variabile da 2 a 5 metri, completo di fondello per le alimentazioni di servizio del sistema, è il cuore della tecnologia. La base, di forma parallelepipeda, sostiene il cilindro filtrante ed è la sede del portello (aperture - chiusura ) per lo scarico del pannello disidratato e la sostituzione del corpo filtrante. Il collettore distributore permette di realizzare la modularità, con un numero variabile di cilindri, secondo le esigenze dell'utenza. Alimentazione Fango Liquido Disidratazione Ciclo di disidratazione Il refluo viene alimentato dall'alto attraverso una valvola di non ritorno, il pannello disidratato viene scaricato da basso del tubo attraverso un portello. Il refluo mediante una pompa di alimentazione 1-4 Bar. è caricato nel filtro. Durante questa fase di riempimento, avviene una prima filtrazione, quando si raggiunge la pressione di 1-4 Bar, inizia la fase di pressurizzazione. Le membrane sono 6 di cui 3 di pressurizzazione con un diametro maggiore rispetto alle 3 di distacco, sono dilatate con aria compressa, ad una pressione di 6-7 Bar, la dilatazione delle membrane, pressa il fango fino a disidratarlo. Quando si è ottenuto un buon pannello, la membrana torna in posizione di riposo ed ha inizio la fase di distacco e svuotamento. Scarico Pannello Il portello è aperto automaticamente, vengono azionate le membrane per la rottura del pannello disidratato al fine di permettere lo svuotamento. A fine ciclo il portello si chiude automaticamente e la macchina si predispone a un nuovo ciclo. Il filtrato in uscita è limpido, privo di solidi sospesi. Il refluo alimentato può avere differenti concentrazioni e caratteristiche, inferiore 1% di s.s. fino al 12-14% di s.s. o pastosità purché trasferibili. 14
Il diagramma rappresenta le fasi di processo di un ciclo completo: alimentazione pressurizzazione svuotamento CARICO FANGHI PRESSURIZZAZIONE VELOCE Gonfiaggio Gonfiaggio membrane distacco + membrane pressurizzazione PRESSURIZZAZIONE FINALE Gonfiaggio membrane distacco + Gonfiaggio membrane pressurizzazione DISTACCO E SVUOTAMENTO PRESSURIZZAZIONE VELOCE Gonfiaggio Gonfiaggio membrane distacco + membrane pressurizzazione 15
E' un sistema automatico a ciclo continuo, garantisce lo svuotamento del pannello disidratato in automatico riducendo l'intervento di personale. La manutenzione ordinaria e straordianaria può essere gestita direttamente dall'utente, non è richiesto l'intervento di personale specificatamente qualificato. E' un sistema pulito, contiene eventuali fuoriuscite, non impone il lavaggio della tela anche a seguito di filtrate non ottimali dove la tela rimane imbrattata. Applicazioni Squeeze box garantisce in ogni circostanza una risposta positiva all utente, anche dove altri sistemi di disidratazione non hanno garantito un risultato. Installazione di Squeeze Box in un industria galvanica 16
I risultati più soddisfacenti sono stati ottenuti nel contesto delle industrie chimiche, dove si presentano più evidenti le difficoltà di disidratazione per la particolarità dei reflui provenienti anche direttamente dai cicli produttivi. A titolo di esempio citiamo alcune applicazioni del sistema (i valori si riferiscono ad applicazioni specifiche): Tipologia Trattamento Spessore Tempo Risultato Fango da galvanica Tal quale 8 cm. 3h. 38% s.s. Biologico da tintoria Solo poly 6 cm. 3h. 28% s.s. Lavorazione granito Tal quale 10 cm. 15 79% s.s. Pietra pomice Tal quale 10 cm. 15 72% s.s. Biologico civile Solo poly 6 cm. 2h. 30% s.s. Fango da autolavaggio Tal quale 8 cm. 1h. 73% s.s. Fango al mercurio da produzione cloro Solo poly 10 cm. 3 h. 75% s.s.? Fango da cava Tal quale 10 cm. 15 80% s.s. 17
Interessante è l'esperienza con i fanghi da autolavaggio, infatti la presenza di oli minerali nel fango non ha precluso l ottenimento di risultato in termini di pannello disidratato, senza l'ausilio di inerti, inoltre una buona percentuale di olio è stata eliminata dal fango insieme alle acque di filtrazione. Sistema Sueeze Box installato presso un impianto per la disidratazione di fango da trattamento chimico fisico proveniente da stampa su carta. Come si evince dai seguenti diagrammi, il sistema è efficace per il rendimento in termini di sostanza secca ottenibile per la velocità del ciclo di filtrazione 18
Dalla seguente tabella comparativa relativamente ai costi di gestione dei sistemi a pressione si deduce che il sistema è economico nella gestione, sistema non presidiato garantisce la formazione di un pannello con ogni tipo di refluo, abrasivo, disomogeneo, pastoso, oleoso, con presenza di grassi bassi interventi di manutenzione bassi consumi energetici. COSTI DI GESTIONE SISTEMI DI DISIDRATAZIONE MECCANICA applicati ad un fango biologico civile 10 m 3 /g. al 3% s.s. FILTRO PRESSA CENTRIFUGA FILTRO NASTRO SQUEEZE BOX Personale Sistema presidiato Sistema non presidiato Sistema non presidiato Sistema non presidiato Alta incidenza Bassa incidenza Bassa incidenza Bassa incidenza Smaltimento Trasporto Alta s.s. del pannello s.s. inf. 30 50% dal filtropressa e/o Squeeze box. s.s. inf. 30 50% dal filtropressa e/o Squeeze box. Alta s.s. del pannello Bassa incidenza Alta incidenza Alta incidenza Bassa incidenza Costi di gestione Risparmio 40% I dati della tabella sono indicativi e non impegnativi, sono stati ricavati dall esperienza di un caso specifico. 19