Environmental
Ossigeno nella distruzione
dei fanghi biologici di depurazione
Il processo Aqua Critox®
SCWO Super Critical Water Oxidation
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I fanghi biologici di depurazione:
un problema del nostro tempo
La depurazione biologica dei reflui
civili ed industriali, comporta la
produzione finale di sostanze solide
dette “fanghi di supero”, costituiti in
gran parte da composti organici
(residui solidi, biomassa) ed inerti
(sabbie, sali, metalli).
Detti fanghi, ispessiti e disidratati per
ridurne la frazione acquosa, venivano
diffusamente smaltiti mediante la
pratica dello “spandimento in
agricoltura”, diretto o previo
“compostaggio”, eccezion fatta per
quelli pericolosi, già avviati ad
“incenerimento” oppure a “discarica
controllata”.
Si aggiunge oggi, per il loro
smaltimento definitivo, la tecnica
SCWO Super Critical Water
Oxidation, ovvero la “soluzione
finale” al problema dello smaltimento
dei fanghi che sono così
completamente distrutti e mineralizzati.
Dal sistema di ossidazione ad umido ad ossigeno puro...
Fin dai primi anni ’90, SIAD si è
impegnata a ricercare nuovi processi
di trattamento reflui e fanghi
mediante sistemi ad ossigeno puro,
ozono e tecnologie di ossidazione
avanzata.
Sono stati realizzati impianti pilota
ed alcuni prototipi semi industriali di
wet oxidation, per trattare reflui
difficili in condizioni subcritiche con
temperatura di processo sino a 300°C
e pressioni di 12 MPa.
Lo sfruttamento delle proprietà
ossidanti dell’ossigeno e dei nostri
reattori tubolari, realizzati da SIAD
in materiali pregiati, consentì di
L’impianto di wet oxidation
realizzato da SIAD
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raggiungere elevate prestazioni di
ossidazione e basse emissioni
gassose.
L’impianto di trattamento reflui
speciali di wet oxidation ad ossigeno
puro, voleva essere una risposta al
problema dei reflui industriali anche
tossico nocivi ad elevato carico
organico (25g/l <COD< 100 g/l)
inizialmente non biodegradabile: il
trattamento di wet oxidation poteva
ridurre di circa il 70-90% il
contenuto di carbonio dei reflui
avendo trasformato gli inquinanti
residui in alimento per gli impianti
biologici di finissaggio.
...al processo Aqua Critox® di ossidazione supercritica
Ora SIAD ha recentemente siglato un
accordo per la commercializzazione
del processo AQUA CRITOX®, della
Società irlandese SCFI, Super Critical
Fluid International, da SIAD proposto
in Italia, Austria ed in molti paesi
dell’Europa dell’Est.
Gli impianti, basati sulla tecnologia di
ossidazione supercritica (SCWO) ad
ossigeno puro, rispondono nel modo
più efficace al problema dello
smaltimento dei fanghi di supero,
perché li demoliscono
quantitativamente, analogamente
all’incenerimento, ma senza emissioni
gassose e pericolose, non necessita di
ulteriore trattamento dell’acqua
separata dall’inerte.
Steam
Steam boiler
Liquido
3
Purewater
Economiser
Feed water
Gas fired heater
Waste water
Tank
400 °C
High
pressure
pump
Gas
Oxygen
Vapouriser
Reactor
600 °C
250 bar
Schema di flusso semplificato della tecnologia SCWO processo Aqua Critox®
composti organici, la quasi nulla
solubilità di sali, le accelerate
cinetiche di ossidazione
dell’ossigeno ben distribuito in una
“nebbia” di reagenti.
Pressure (bar)
La densità del fluido a queste
condizioni è pari a circa 300 kg/m3,
con una viscosità pressoché uguale a
quella dei gas.
I coefficienti di diffusività sono
invece in valori intermedi tra quelli
propri dell’acqua e dei gas.
Gas
CO2O2N2
Cooler
Gas/liquid
separator
Per la completa distruzione della
frazione organica contenuta nei
fanghi biologici si sfruttano alcune
proprietà fisiche dell’acqua in
condizioni supercritiche, quali la
grande capacità di solubilizzare
Il diagramma dell’acqua e le
condizioni supercritiche:
T > 374 °C e P > 22,1 MPa.
Pressure
reduction
SCF
Liquid
221
Solid
Gas
374
Gas
Densità (kg/m )
3
2
10
3x10
1
Viscosità (kg/m3)
10-3
10-5
10-5
Diffusità (m2/s)
10-10
10-7
10-5
Supercritical
fluid
Le proprietà fisiche dell’acqua
in fase supercritica
Temperaure (°C)
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I fluidi supercritici risultano essere un
potente solvente per idrocarburi e
molti composti organici (si veda
diagramma sottoriportato).
Solubility in Water versus Temperature
Typical Inorganic Solubility
Typical Hydrocarbon Solubility
100
80
60
40
20
0
Fango in uscita, dopo filtrazione
0
100
200
300
400
500
Temperature / °C
Che cosa è Aqua Critox®?
È una tecnologia che offre la distruzione del 100% della frazione organica dei fanghi di supero presenti nei
reflui industriali:
• produce soltanto pochi residuali
inerti;
• i residui inerti possono essere industrialmente riciclati;
• non si producono scorie tossiche o
nocive;
• sono quasi nulle le emissioni gassose;
• è un processo “chiuso” e “continuo”;
• è un processo esotermico;
• è un processo robusto ed affidabile;
• funziona stabilmente e senza manutenzione per circa 7.500 ore/anno e
non è un inceneritore.
Particolare del reattore tubolare con
coibentazione
Come Agisce Aqua Critox®?
• Cinetica di reazione e velocità:
5÷60 secondi alle condizioni di: P=
27,5 MPa e T= 400÷600 oC.
• Complete conversioni dei composti
organici (99 ÷ 99.999%) in: CO2,
N2, H2O, HCl, H2SO4, H3PO4
• i solidi volatili sono completamente
trasformati;
• i metalli pesanti ossidati al più elevato stato di ossidazione;
• gli inerti sono separati come solidi
in uno slurry.
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Particolare della pompa volumetrica fanghi
a diaframma
Aqua Critox® e la distruzione dei fanghi
nel rispetto per l’ambiente
Il processo Aqua Critox® può essere
applicato a fanghi freschi o digeriti,
inoltre può generare energia elettrica da
combustibili alternativi: le biomasse.
On site use
/Grid
Steam/Hot
water
Sewage
Thickener
Thermal
Hydrolysis
Sludge
Storage
Co2/O2/N2
Electricity
Generation
Digester
Benefits
- Complete destruction of organics
- Cost effective
- Reduces carbon footprint
- No harmful bi-products
- Best available technology
ACQUA CRITOX
Gas / Liquid
Separation
O2
Centrifuge
Re - use
Recycle
Vantaggi
• riduce l’impatto ambientale;
• elimina i conferimenti in discarica ed in agricoltura;
• non è causa di odori e non produce sottoprodotti pericolosi o
nocivi.
• è un processo più economico di
“incenerimento” e “discarica”;
• è più competitivo dell’”essiccamento termico” e dello smaltimento fanghi in “agricoltura”.
Particolare del reattore tubolare
Il controllo automatico con sofisticato
software
SCFI e SIAD
propongono ai clienti
soluzioni al problema
“fanghi”, tecnicamente
ed economicamente
vincenti.
Aqua Critox® e la depurazione
dei Reflui “Speciali”
Il processo Aqua Critox® può essere
applicato con vantaggio a tutti i reflui
ad elevato carico organico
biodegradabile o non biodegradabile,
salini ed ammoniacali;
• è la soluzione per i reflui con COD
“refrattari” compresi fra 30g/l e
200g/l;
• in caso di elevati COD (> 100 g/l) e
per portate rilevanti (Q> 3 m3/h) è
possibile produrre energia sotto
forma di vapore sovrassaturo o
energia elettrica;
• il refluo in uscita dall’impianto
presenta valori di COD pressochè
nulli, sali disciolti e residui solidi
separabili per filtrazione;
• il gas in uscita dal separatore gas
liquido, è prevalentemente costituito
da CO2 N2 ed O2 residuo: è smaltito
in atmosfera o possibilmente
assorbito nelle vasche di
depurazione acque finali.
didascalia ???????????
A chi si rivolge questa
tecnica?
• le industrie chimico/farmaceutiche e
petrolchimiche;
• le società di smaltimento “conto
terzi” con piattaforme di trattamento
reflui speciali/ospedalieri;
• il settore della produzione di carta e
cartone per l’ossidazione dei fanghi
primari e produzione di vapore ed
energia elettrica;
• le aziende alimentari per lo
smaltimento di concentrati organici
e/o brodi di fermentazione;
• l’industria elettronica e
aerospaziale.
Fanghi di cartiera: deinking
Paper Industry
Paper mill
Steam/Hot
water
Paper +
De-Ink
Sludge
Co2/O2/N2
Electricity
Generation
ACQUA CRITOX
Benefits
- Recovers fillers
- Recovers energy
- Reduces costs
- Eliminates land spreading
- Best available technology
- Odour free
- No dioxins fomed
O2
Gas / Liquid
Separation
Centrifuge
Recovered
filler
Water for
reuse
in Mill
Diagramma di flusso dell’impianto SCWO applicato al trattamento reflui da cartiera
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Aqua Reci® e il recupero
dei catalizzatori esausti
Il processo AQUA RECI rappresenta
una variante del processo Aqua Critox®
quando oltre alla distruzione dei fanghi
si vogliono recuperare i materiali
inorganici contenuti nei fanghi quali il
fosforo e i coagulanti in genere.
Lo sviluppo di detto processo è stato
condotto dalla Chematur Engeneering
in cooperazione con la Società
Feralco e sfrutta la possibilità della
tecnologia SCWO di “gassificare”
rapidamente e completamente le
sostanze organiche presenti nei fanghi
e o reflui industriali.
Una volta ottenuta la distruzione dei
materiali carboniosi i residui
inorganici sono facilmente separati
per gravità, quindi filtrati.
Steam
Pressure
reduction
Steam
generator
CO2/O2/N2
Separator
Cooler
Heater
Treated
sludge
Boiler water
Feed pump
Economiser
Thickener
Oxygen
Clean
water
Sludge
Feed
tank
High
pressure
pump
Reactor
Recycling
process
Coagulant
phosphate
Grinder pump
Inert residue
AQUA RECI: lo schema semplificato del processo di SCWO per il recupero dei
catalizzatori (fosforo)
Vista del laboratorio di Biologia e Chimica
ambientale di SIAD
SIAD in Italia
SIAD S.p.A.
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Via San Bernardino, 92
I-24126 BERGAMO
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