Prospettive di riduzione dei fanghi da reflui della concia mediante

Prospettive
P
tti di riduzione
id i
dei fanghi
g da reflui della concia
mediante processi termici
Prof. Paolo Canu - Università di Padova
Convegno Associativo Veneto AICC
Arzignano, 22 ottobre 2010
Origine
g dei fanghi
g
1. Reflui liquidi della concia
2 Impianti Arzignano e Montebello
2.
3. Trattamento acque → residuo ‘solido’
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Riduzione dei fanghi
g
1. Disidratazione → ~ 30% solido
2 Essiccazione → ~ 70-90% solido
2.
3. Ulteriori riduzioni di massa (volume)
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Acque del Chiampo
(M di e iintervalli)
(Medie
lli)
Parametri
Portate
Caratteristiche
organolettiche
Stato fisico
Peso specifico
pH
Sostanza secca a
105°C
Sostanza organica
volatile a 600°C
Cromo totale
Ferro
Zinco
M
Manganese
Rame
Nichel
Piombo
Cadmio
Mercurio
Arsenico
Fosforo totale
Azoto totale
Potere calorifico
inferiore
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
DISIDRATATO
ESSICCATO
232
putrescibile
72
Non putrescibile
Fangoso/palabile
Solido polverulento
0,95
(0,9-1)
8
27,5
(25-32)
73
(68-76)
0,7
(0,65-0,75)
85
8,5
89
(85-92)
73
(68-76)
10000
(8000-12000)
4000
(3000-5000)
350
(200-600)
45
(20-60)
13
(11-30)
12
((10-15))
5
(5-15)
0,3
(0-1)
0,5
(<1-1)
1,5
(<1-3,9)
2000
(1200-2500)
14000
(12000 – 20000)
4200
(3200 – 5000)
33000
(27000-41000)
13000
(9000-18000)
1000
(500- 1700)
150
(100-300)
45
(35-70)
30
((20-50))
14
(10-30)
1
(0-2)
2
(0 5-2 8)
(0,5-2,8)
5
(<1-19)
7800
(6000-8800)
48000
(35000 55000)
(35000-55000)
14500
(12000-16000)
Unità misura
ton/giorno
Kg/l
Unità pH
%
% su sostanza
secca
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
/k tal
t l quale
l
mg/kg
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
kJ/kg
AICC 22.10.2010
MedioChiampo
Parametri
(M di e iintervalli)
(Medie
lli)
Portata
DISIDRATATO
ESSICCATO
91
32
Caratteristiche
organolettiche
Stato fisico
putrescibile
Non putrescibile
Fangoso/palabile
Solido polverulento
Peso specifico
0,95
0,65
(0,6
(0
6 - 0,7)
0 7)
8,5
25
(23-28)
72
(68-77)
14000
72,5
(70-78)
72
(68-77)
40347
(54600-26095)
601
(270- 933)
52
(27-77)
16
(22-10)
24
(4-44)
0 55
0,55
(0,1-1,1)
0,5
(0,01-1)
1
(0,1-2)
(0,1
2)
4,77
(6,88-2,66)
17430
(18860-16000)
11507
(9630-13385)
pH
Sostanza secca a
105°C
Sostanza organica
volatile a 600
600°C
C
Cromo totale
Zinco
200
Manganese
g
18
Nichel
6
Piombo
9
C d i
Cadmio
0 19
0,19
Mercurio
0,1
(<0,01-0,3)
0,1
(0,05-0,6)
(0,05
0,6)
1,6
Arsenico
Azoto totale
Potere calorifico
superiore
Potere calorifico
inferiore
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
4000
Unità misura
ton/giorno
Kg/l
Unità pH
% tal quale
% su sostanza
secca
mg/kg su tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg
g g tal q
quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
/k tal
t l quale
l
mg/kg
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
mg/kg tal quale
kJ/kg
AICC 22.10.2010
Ulteriori riduzione dei fanghi
•
Molte idee,
idee anche stravaganti
•
Alcune sperimentazioni, variamente approfondite:
1. 2003 PyroArc (Norvegia) via SICIT
200 t totali, rif. AdC
2. 2007-2009 ITEA (Gioia del Colle)
qualche t, rif AdC
3. 2008-2009 Officine Cartigliano (Montebello)
qualche t, rif. MC
4. 2010 SCFI (Irlanda)
qualche q, rif. AdC/MC
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Studio ATO
valutazione stato dell’arte tecnologico
•
Opera nel 2008
•
3 tecnici accademici e 1 coordinatore (ex ARPAV)
•
Metodo:
1.
Bando su giornali
2
2.
S h d ttecnica
Scheda
i
3.
Incontri con singole aziende
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
Aspetti ambiientali
N
S
S
S
S
S
S
S
S
S
N
S
S
N
S
S
S
S
N
N
S
N
Struttura impianti
• Mancano alcuni
soggetti plausibili
1
3
2
3
3
3
3
3
2
3
2
3
3
1
2
3
3
3
1
1
2
1
Bilanci di eneergia
• Molti soggetti piccoli
A 1
A
1
A 2
A 3
A 4
A 5
A 6
A 7
A 8
A 9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
A17
A18
A19
A20
A21
A22
Bilanci di maassa
Proponenti
ulteriore documentazzione
grado di risposta
grado di documentazione
Studio ATO
X
X
X
X
X
X
X
X
X
‐
X
‐
X
‐
X
X
X
X
X
‐
X
‐
X
‐
X
X
X
X
X
‐
X
‐
X
X
X
?
?
X
X
‐
X
‐
X
X
‐
X
X
X
‐
X
X
?
‐
X
X
X
‐
X
X
X
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
Tipologia processi:
Processi termici in difetto Processi
termici in difetto
di ossigeno
Processi biologici
Processi in eccesso di ossigeno
Essiccamento
AICC 22.10.2010
Studio ATO
Conclusioni
•
Certezza della possibilità di ottenere consistenti riduzione
s ll’essiccato (70+% in massa)
sull’essiccato
•
Valutazione tecnologie
•
Nessun riferimento
if i
a singole
i
l aziende
i d
•
Nulla sulla possibile dimensione e localizzazione
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Studio ATO
Conclusione sulle tecnologie
•
Adeguate:
g
trattamenti termici in carenza di ossigeno
•
Inadeguate:
processi biologici, ulteriori essicazioni
•
Promettenti:
combustione flameless,
p
ossidazione in condizioni supercritiche
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Ulteriori soggetti/prove
gg
p
•
Gassifica ione
Gassificazione
•
SWO
•
Ancora pirolisi
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 Pirolisi/Gassificazione
1.
Pirolisi/Gassifica ione
2. Combustione senza-fiamma
3. Ossidazione in condizioni supercritiche
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
Ruolo dell’ossigeno
“Demolire” un fango
Cx Hy (Oz Nw Cat Sis Fey….)
ossigeno
“bruciato “ a
CO2, H2O
e ceneri
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
senza O2 +calore
decomposto a
CO, H2, CaHb
e ceneri
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione
calore
Fango
[+ combustibile]
reattore
CO, H
, 2,, CxHy,,..
scorie
Decomposizione in carenza (assenza) di O2
Proposta/verificata da più soggetti
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione
Varianti:
• Modalità di riscaldamento
• %O2
• Temperatura
• Post-trattamenti (gas e solidi)
• Uso prodotti
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione – PyroArc
Provato con buoni risultati
Margini di ottimizzazione
(trattamento gas, riduzione coke, recuperi energetici, prelievo scorie, SOx, uso gas..)
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione – Officine Cartigliano
Provato con discreti risultati
Riscontrati problemi
(elevato carbone nelle scorie,
scorie difficoltà di trattamento gas,
gas no recuperi energetici)
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione – LEK
Elementi interessanti
Nessun test su fanghi da concia
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione – LEK
Tempi di residenza modulabili ed elevati
Riscaldamento a fiamma diretta
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione – 7-Hills
Attivo su RDF
p
pprecedenti
Altre esperienze
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione – 7-Hills
Bruciatori a O2 nel reattore
T elevata (>1200°C)
Fusione scorie
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
1 - Pirolisi/Gassificazione – 7-Hills
Impianto
p
di Malagrotta
g
((Roma);
) funzionamento discontinuo
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
2 – Combustione flameless
C
Combustione
b ti
con fiamma
fi
C
Combustione
b ti
fl
flameless
l
1.
Richiede ricircolo (interno ed esterno) e Pressione ↑
2.
Dà temperatura uniforme
3.
Ossidazione in tutto il volume del reattore
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
2 – Combustione flameless - ITEA
•
•
•
•
•
Uso O2 puro
T>1500°C
Rimozione metalli nel reattore promuovendo coalescenza e precipitazione
Recupero di energia
Emissioni molto ridotte
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
2 – Combustione flameless - ITEA
• Impianto dimostrativo da 5 MWt a Gioia del Colle (BA)
• Operativo dal 2004 c/o Centro di Ricerca ANSALDO Caldaie
• > 4000 h di marcia
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
2 – Combustione flameless - ITEA
1.
Tecnologia nuova (pro e contro)
2.
Vantaggi tangibili su emissioni (su prestazioni “istantanee”)
3.
Società tecnicamente affidabile
4.
Gestione ed impianto costosi
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
3 – Ossidazione in acqua supercritica
Pressure (bar)
Supercritical
fluid
221
Solid
Liquid
Gas
374
Temperature (°C)
Ossidazione totale in fase ‘liquida’ (acqua, alta P e T)
Prodotti in fase ‘liquida’
Impianto ‘chiuso’
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
3 – Ossidazione in acqua supercritica
Solubility in water / Wt %
Solubility in Water versus Temperature
100
80
60
Typical Inorganic
Solubility
40
Typical Hydrocarbon
Solubility
20
0
0
100
200
300
400
500
p
/ °C
Temperature
Lo stato supercritico
alza la solubilità di organico e di O2 e l’ abbassa per inorganico
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
3 – Ossidazione in acqua supercritica
Schema ideale
No recupero di energia meccanica
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Tecnologie
g ppercorribili
3 – Ossidazione in acqua supercritica
Pilota disponibile, prove su fango AdC giugno 2010
Evidente ossidazione
Servono stadi di riduzione CrVI e bilanci materiali sul secco
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Attività in corso
Iniziativa congiunta (AdC+ MC)
→ formulazione di proposte tecniche ed economiche
circostanziate
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Disciplinare
p
tecnico
Obiettivi
•
Precisare il contesto e le condizioni
•
Ricevere dettagli su processi e impianti proposti
•
1.
Emissioni
2.
Profilo
fil energetico
i
3.
Costi
4
4.
Integrazione con ll’esistente
esistente
5.
Scala, modularità, sicurezza,…
Informa ioni confrontabili (su
Informazioni
(s base fissa)
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010
Conclusioni
•
Elementii sufficienti
El
ffi i i
per procedere nei trattamenti termici
•
Applicazione ‘speciale’
•
p
significative
g
Sperimentazioni
•
3 tecnologie percorribili, con soggetti industriali
identificati
•
Acquisizione in corso di elementi
tecnici-economici per procedere
P. Canu – Prospettiva di riduzione fanghi
AICC 22.10.2010