ES2304299A1 - Procedimiento para la desgasificacion de amonio de un liquido residual y planta para la realizacion del procedimiento. - Google Patents
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Abstract
¿Procedimiento para la desgasificación de amonio de un líquido residual y planta para la realización del procedimiento¿. Procedimiento para la desgasificación de amonio de un líquido residual (L) que lo contiene, que comprende: someter el líquido residual a desorción de amoniaco en un stripper (1), produciendo un efluente líquido (E) y una corriente (11) de gas que contiene aire y amoniaco; someter dicho gas a un proceso de absorción en un scrubber (2), con la adición de un ácido para la formación de una sal amónica en disolución y una corriente (6) de gas conteniendo esencialmente aire; y recircular en bucle la corriente de aire utilizado en el desgasado desde la scrubber hacia el interior del stripper, con la consiguiente conservación de la energía calorífica, lo que favorece el proceso de desgasado. La concentración de la sal amónica en disolución que sale del scrubber se controla a través de la medición de la conductividad de la sal producida mediante un medidor de conductividad (24).
Description
Procedimiento para la desgasificación de amonio
de un líquido residual y planta para la realización del
procedimiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la desgasificación de amonio de un líquido
residual que lo contiene, que comprende las fases de
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someter el líquido residual a un proceso de
desorción de amoniaco en una torre de desorción o stripper,
produciendo un efluente líquido y una corriente de gas que contiene
aire y amoniaco;
someter dicho gas producido que contiene aire y
amoniaco a un proceso de absorción en una torre de absorción o
scrubber, con la adición de un ácido para la formación de una sal
amónica en disolución y una corriente de gas conteniendo
esencialmente aire.
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El procedimiento de la presente invención
encuentra particular aplicación, aunque no exclusiva, para la
eliminación del ión amonio de las fracciones líquidas de los
purines o deyecciones ganaderas.
La presente invención se refiere igualmente a la
instalación o planta para la puesta en práctica del anterior
procedimiento.
En la industria química, el
"stripping" del amoniaco es un proceso de desorción
conocido y habitual para reducir el contenido en amoniaco de las
aguas residuales y otros efluentes residuales de la industria y la
ganadería. Algunas aguas residuales y fluentes, tales como por
ejemplo los purines, presentan grandes cantidades de compuestos que
contienen amonio y/o nitrógeno, algunos de los cuales constituyen
un problema medioambiental de gran magnitud, toda vez que producen
gases molestos, nocivos e incluso peligrosos (irritantes y
asfixiantes).
La depuración de estos efluentes a través de la
descomposición de estos compuestos mediante "stripping"
es muy útil pues esta desorción es un método puramente mecánico,
sin producción de regenerados, relativamente simple y económico para
la eliminación del amonio en forma de amoniaco, más que
convertirlos a nitrato-nitrógeno para su remoción
(United States Environmental Protection Agency, Publicación
EPA 832-F-00-019, de
septiembre de 2000, página 1).
El amoniaco es una base débil que se ioniza con
el agua, para formar hidróxido amónico. En el stripping, se añade
cal o sosa cáustica al agua residual (o a los purines) hasta que el
pH de la corriente entrante alcanza valores de entre 10,8 y 11,5,
aproximadamente, con lo que los iones de hidróxido amónico se
convierten en amoniaco gas según la siguiente reacción:
En un tipo particular de torre de desorción o
stripper, el aire es conducido a contra-corriente a
través de unas aberturas del fondo, y las aguas residuales son
bombeadas desde arriba.
En las patentes japonesas JP2001017958,
JP09075915, JP52091553, JP53094447 y JP57012896 se dan a conocer
formas de realización de procesos y plantas de desgasificación de
amoniaco que comprenden la desorción del mismo en un stripper. Sin
embargo, el proceso de desorción en el stripper no permite eliminar
por si sólo el nitrógeno amoniacal, ya que éste está presente en el
aire utilizado en la fase de desgasado.
El amoniaco libre, NH_{3} (g), es desgasado al
ser extraído (desorbido o "stripped", en inglés) de las
gotas de agua que caen, y descargado a la atmósfera o a una torre
de absorción (o "scrubber"), en que mediante unos aditivos, se
producen sales (nítricas o) amónicas, para la total desnitrificación
del aire utilizado en la fase de desgasado.
Procesos y plantas de este tipo, comprendiendo
una torre de desorción y una torre de absorción en serie, son los
descritos en las patentes japonesas JP2003275540, de Taiheiyo
Cement Corp., y JP10085790, de Kurita Water Ind. Ltd. Un primer
inconveniente de este tipo de procesos es que requieren mucha
potencia de bombeo y consumen mucha energía y son de costoso
mantenimiento, además de ser típicamente muy ruidosos.
La patente española ES 2 231 012, de Martí, que
es el documento más cercano hallado en el estado de la técnica,
describe una instalación y un procedimiento del tipo anterior, con
la añadidura de que antes para del desgasado se aumenta el pH del
agua a fin de favorecer la desorción, y en que para alcalinizar se
añade hidróxido sódico en lugar de cálcico, pues éste es menos
soluble y forma más sólidos que precipitan, ensuciando los equipos.
Además, en la ES 2 231 012 se describe adicionalmente una
recirculación del líquido desde el fondo de la torre de desorción a
la propia torre tantas veces como se desee. La sal producida en el
scrubber es sulfato amónico. Se describe también en esta patente el
control del pH.
El procedimiento de la patente ES 2 231 012
presenta el primer problema de que consume mucha energía, pues
requiere una bomba adicional (9) para la recirculación en el
stripper, lo cual lo agrava el inconveniente antes explicado. Un
segundo problema es que el control del pH es complejo, pudiendo
agravar el inconveniente del costoso mantenimiento.
Otro problema de los procedimientos de la
técnica actual basados en strippers es que los mismos no pueden
llevarse a cabo en condiciones de temperatura bajo cero (a menos
que se disponga del suficiente aire caliente), debiéndose
acondicionar el efluente térmicamente, lo que supone un importante
consumo energético. El empañamiento y la escarcha ocasionan un
importante perjuicio en la remoción de amonio. (United States
Environmental Protection Agency, Publicación EPA
832-F-00-019, de
septiembre de 2000, página 2).
La finalidad de la presente invención es aportar
una solución a los inconvenientes y problemas de la técnica
actual.
Para lograr tal finalidad, el objeto de la
presente invención, según un primer aspecto de la invención, es un
novedoso procedimiento para la desgasificación de amonio de un
líquido residual, del tipo mencionado al inicio, que en su esencia
se caracteriza porque comprende además la fase de recirculación en
bucle de la corriente de aire utilizado en el desgasado desde la
scrubber hacia el interior del stripper, con la consiguiente
conservación de la energía calorífica, lo que favorece el proceso de
desgasado.
Según otra característica de la presente
invención, la concentración de la sal amónica en disolución que sale
del scrubber se controla a través de la medición de la
conductividad de la sal producida mediante un medidor de
conductividad, y se añade automáticamente el ácido en función del pH
medido en continuo.
De acuerdo con otra característica de la
presente invención el procedimiento de desgasado de que se trata
comprende la recirculación parcial de la sal amónica en disolución
que sale del scrubber hacia el interior del mismo.
Según la invención, el pH del líquido de entrada
es controlado adicionando una base cuyo caudal es a su vez
controlado mediante un medidor de pH que comanda la acción de una
bomba de alimentación de dicha base.
Preferentemente, dicha base es
Na(OH).
Según otra característica de la invención, el
caudal de dicho ácido para la formación de una sal amónica en el
scrubber es controlado mediante un medidor de pH a la entada del
scrubber, que comanda la acción de una primera bomba de ácido.
Preferiblemente, el ácido para la formación de
una sal amónica es el ácido sulfúrico y dicha sal amónica es el
sulfato amónico revalorizable como fertilizante.
Según la invención, el efluente líquido
producido en el stripper puede ser neutralizado mediante la adición
de un ácido.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona la planta o instalación para la puesta en
práctica del procedimiento de la invención.
En concreto, se apreciará que, puesto que la
reacción de desorción es básicamente endotérmica y la reacción de
absorción es exotérmica, gracias a la recirculación de la corriente
de gas producida en el scrubber hacia el interior del stripper,
parte de la entalpía generada en el scrubber se aprovecha en el
stripper, con lo cual el rendimiento energético mejora mucho en
relación con el estado de la técnica.
La recirculación de la corriente de gas
producida en el scrubber hacia el interior del stripper se produce
con ausencia de equipos de bombeo adicionales, por ejemplo por
convención y tiro no forzado, lo cual, unido a que el procedimiento
de la invención permite prescindir de recirculación de los líquidos
del stripper, permite disminuir notablemente el consumo de potencia
eléctrica, así como el molesto ruido que típicamente producen las
instalaciones de este tipo de la técnica anterior.
Además, si se calorifugan convenientemente las
conducciones de recirculación y depósitos de la instalación, es
posible remediar en gran medida el problema derivado de la
dificultad de trabajar "bajo cero", presente en la técnica
actual y aprovechar íntegramente la energía calorífica del efluente
a tratar.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de
ejemplo no limitativo, una forma de realización del procedimiento
objeto de la invención, cuya única figura, Fig. 1 es una vista
esquemática del diagrama de flujo del procedimiento de la
invención.
En la Fig. 1 mencionada puede verse que la
planta 100 de la presente invención, para la desgasificación de
amonio de aguas residuales que lo contienen, consta de una torre de
desorción o stripper 1, y de una torre de absorción o scrubber 2,
aguas abajo del stripper 1.
En el stripper 1 se alimenta un líquido residual
L', que se mezcla con NaOH al 25%, procedente de un depósito 5,
para producir un efluente de entrada L, con un pH de
aproximadamente 10,5. El pH del líquido de entrada L es controlado
controlando a su vez el caudal de NaOh mediante un medidor de pH 3
que comanda la acción de una bomba de alimentación 4 de dicha
base.
En el stripper 1 entra aire A a través de un
conducto de recirculación 6 desde la salida del scrubber 2, ayudado
por un ventilador 7.
En el interior del stripper 1 se produce la
desorción mecánica del amoniaco, según la conocida reacción
El aire A es introducido a contracorriente hacia
arriba, a través de unas aberturas del fondo, contra la aspersión o
"ducha" 10 del líquido entrante L, y los efluentes líquidos E
son llevados, a un pH de 10,5 a un depósito 8 con agitador 9 y otro
medidor de pH 18, cuya función se explica más adelante.
El aire con el amoniaco, NH_{3} (g), son
conducidos a través de un conducto 11 hacia el scrubber 2, en donde
penetran por una abertura de entrada 12.
En el stripper 2 también se alimenta ácido
sulfúrico H_{2}SO_{4} muy concentrado, por ejemplo al 98%,
procedente de un depósito 13 a través de un conducto 14 e impulsado
mediante una bomba 15. Este depósito 13 de ácido sulfúrico está
también conectado a través de un conducto 16 con bomba 17 con el
depósito 8 para los efluentes E del stripper 1, para la
neutralizarlos convenientemente. El medidor de pH 18 se ocupa de
dar la orden de alimentación de regulación automática a la bomba
17, en función del pH medido en el depósito 8. Las bombas 15 y 17
pueden ser convenientemente de PVDF.
Una moto-bomba 19, se ocupa de
impulsar la salida del producto finalmente neutralizado, del fondo
del depósito 8.
Con el ácido sulfúrico H_{2}SO_{4}
procedente del depósito 13 y el amoniaco procedente del stripper 1
se produce la reacción de absorción del amoniaco, NH_{3}, para la
obtención de sulfato amónico, (NH_{4})_{2}SO_{4}:
La disolución de la sal formada, por ejemplo
disolución del 40%, recibe un doble tratamiento: por un lado es
extraído a un depósito calorifugado 20, a través del conducto 21,
para su disposición controlada y, por otro lado, es parcial o
totalmente recirculado, R, al interior del scrubber 2, por una
tubería 22 de subida, para producir un control de la reacción de
absorción. Para ello, el sulfato amónico es impulsado desde el
fondo del scrubber 2 por una bomba 23 (autocebante), v.g. de tipo
BHCKK. La proporción del recirculado R viene determinada
automáticamente por la medición de la conductividad a través del
medidor de conductividad CS 24 en la línea de recirculación del
scrubber 2. Esta medida de la conductividad de la sal alimenta la
acción de una válvula automática 26 que abre en función de la
conductividad o cierra en función del nivel.
La introducción del sulfato amónico,
(NH_{4})_{2}SO_{4} en el interior del scrubber 2 se
realiza mediante una ducha 28 a contracorriente con respecto al
entrante de aire más amoniaco, procedente del stripper 1, por la
boca de entrada 12 del scrubber 2. El sulfato amónico,
(NH_{4})_{2}SO_{4} entra con un valor de pH muy bajo,
cercano a 1.
Un nivel con contactos LS 25 controla el líquido
contenido en el fondo del scrubber 2 y acciona la motorización de
una válvula 29 para entrada de agua al interior del scrubber 2,
para asegurar que se dispone de la cantidad de líquido suficiente
que garantice la recirculación.
La concentración de sulfato amónico,
(NH_{4})_{2}SO_{4} en disolución que sale del scrubber
2 se controla por tanto a través de la medición de la conductividad
de la sal producida mediante el indicado medidor de conductividad CS
24, cuya señal de control, convenientemente convertida, comanda la
operación de la la electroválvula 26 a través de la que se vacía
parcialmente el contenido de (NH_{4})_{2}SO_{4} en
función de la conductividad medida. Se añade automáticamente el
ácido sulfúrico en función del pH medido con el medidor de pH 27 a
través del conducto 14.
Como se ha dicho, al aire de salida A del
scrubber 2 es alimentado como entrada al stripper 1. En el scrubber
2 se ha producido una reacción exotérmica, por lo que esta
recirculación aporta entalpía necesaria para la producción de la
desorción en la torre 1. Ello con el consiguiente aumento de
eficiencia energética.
Preferiblemente, los conductos 6 y 11 y la
tubería 22 están debidamente calorifugados para la conservación de
la energía calorífica.
Se apreciará que los productos finales son un
líquido final L neutro, y una sal amónica, sulfato amónico,
(NH_{4})_{2}
SO_{4}, en disolución, que es una sal valorizable para diferentes usos, por ejemplo como fertilizante, con total exención de componentes amónicos gaseosos.
SO_{4}, en disolución, que es una sal valorizable para diferentes usos, por ejemplo como fertilizante, con total exención de componentes amónicos gaseosos.
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se
hace constar que todo cuanto no altere, cambie o modifique su
principio fundamental, queda sujeto a variaciones de detalle.
Claims (10)
1. Procedimiento para la desgasificación de
amonio de un líquido residual (L) que lo contiene, que comprende
las fases de
someter el líquido residual (L) a un proceso de
desorción de amoniaco en una torre de desorción o stripper (1),
produciendo un efluente líquido (E) y una corriente (11) de gas que
contiene aire y amoniaco; y
someter dicho gas producido que contiene aire y
amoniaco a un proceso de absorción en una torre de absorción o
scrubber (2), con la adición de un ácido para la formación de una
sal amónica en disolución y una corriente (6) de gas conteniendo
esencialmente aire,
caracterizado porque comprende además la
fase de:
recirculación en bucle de la corriente (6) de
aire utilizado en el desgasado desde la scrubber (2) hacia el
interior del stripper (1), con la consiguiente conservación de la
energía calorífica, lo que favorece el proceso de desgasado.
2. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según la reivindicación 1, caracterizado porque la
concentración de la sal amónica en disolución que sale del scrubber
(2) se controla a través de la medición de la conductividad de la
sal producida mediante un medidor de conductividad (24), y se añade
automáticamente el ácido en función del pH medido en continuo.
3. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según la reivindicación 2, caracterizado porque
comprende la recirculación parcial (R) de la sal amónica en
disolución que sale del scrubber (2) hacia el interior del
mismo.
4. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según la reivindicación 1, caracterizado porque el pH
del líquido de entrada es controlado adicionando una base cuyo
caudal es a su vez controlado mediante un medidor de pH (3) que
comanda la acción de una bomba de alimentación (4) de dicha
base.
5. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha
base es Na(OH).
6. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque
el caudal de dicho ácido para la formación de una sal amónica en el
scrubber (2) es controlado mediante un medidor de pH (27) a la
entada del scrubber, que comanda la acción de una primera bomba
(15) de ácido.
7. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho
ácido para la formación de una sal amónica es el ácido sulfúrico y
dicha sal amónica es el sulfato amónico revalorizable como
fertilizante.
8. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el efluente líquido (E) producido en el
stripper es neutralizado mediante la adición de un ácido.
9. Procedimiento para la desgasificación de
amonio, según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho
ácido es el mismo que se utiliza para la formación de una sal
amónica en el scrubber (2).
10. Planta (100) para la desgasificación de
amonio de un líquido residual que lo contiene, para la realización
del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200602898A ES2304299B1 (es) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | Procedimiento para la desgasificacion de amonio de un liquido residual y planta para la realizacion del procedimiento. |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2304299A1 true ES2304299A1 (es) | 2008-10-01 |
| ES2304299B1 ES2304299B1 (es) | 2009-08-13 |
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| ES200602898A Active ES2304299B1 (es) | 2006-11-15 | 2006-11-15 | Procedimiento para la desgasificacion de amonio de un liquido residual y planta para la realizacion del procedimiento. |
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|---|---|
| ES (1) | ES2304299B1 (es) |
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Also Published As
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|---|---|
| ES2304299B1 (es) | 2009-08-13 |
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