IT201900012378A1 - Metodo a idrolisi termica per il trattamento di biomasse e procedimento di depurazione di acque reflue che utilizza il metodo di trattamento - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale di:

Forma oggetto del presente trovato un metodo di trattamento di una biomassa, in particolare ottenuta da fanghi estratti dal ciclo di depurazione delle acque reflue e/o da altri materiali organici.

Forma ulteriore oggetto del presente trovato un procedimento di depurazione delle acque reflue che utilizza il metodo di trattamento.

E’ noto nel settore tecnico dell'ingegneria sanitaria che le acque reflue di origine civile e/o industriale non possono essere reimmesse nell'ambiente tal quali, poiché i recapiti finali come il terreno, il mare, i fiumi ed i laghi non sono in grado di ricevere una quantità di sostanze inquinanti superiore alla propria capacità autodepurativa. Per tale ragione le acque reflue sono sottoposte ad un processo di rimozione dei contaminanti che viene comunemente definito depurazione delle acque reflue ed è attuato in impianti di depurazione anche noti come depuratori.

Il trattamento di depurazione comprende una successione di più fasi mediante le quali dall'acqua reflua vengono rimosse le sostanze indesiderate, che vengono concentrate sotto forma di fanghi, dando luogo ad un effluente finale di qualità tale da risultare compatibile con la capacità autodepurativa del corpo recettore prescelto per lo scarico.

L’elemento fondamentale dell’impianto di depurazione è una vasca a fanghi attivi che opera l’eliminazione delle sostanze disciolte e dei solidi sospesi nelle acque reflue. Questo processo di ossidazione si basa sull’azione metabolica di microrganismi batterici che utilizzano le sostanze organiche disciolte nel liquame delle acque reflue e l'ossigeno per la loro attività e riproduzione. In tal modo, si formano fiocchi costituiti da colonie di batteri facilmente eliminabili in una successiva fase di sedimentazione. Per un ottimale assorbimento delle sostanze è necessaria una sufficiente presenza di ossigeno, che viene fornito ad esempio mediante insufflazione di aria. La separazione dei fiocchi di fango dalla miscela aerata si ottiene in una successiva fase di sedimentazione, ad esempio in una vasca di sedimentazione finale o secondaria in cui si sedimentano dei fanghi dai quali può essere separata una fase liquida. L’acqua in uscita dalla sedimentazione finale può definirsi pulita ed essere restituita al corso d’acqua superficiale oppure può richiedere ulteriori trattamenti di disinfenzione.

Il fango sedimentato può essere estratto e trattato in una linea fanghi dell’impianto di depurazione. In particolare, il fango può essere opzionalmente sottoposto a trattamenti di condizionamento, come ad esempio una digestione anaerobica, e viene successivamente disidratato per ridurne l’umidità.

Con la disidratazione meccanica, generalmente effettuata mediante centrifuga o filtropressa, viene ridotto il contenuto di acqua dei fanghi sino a raggiungere percentuali di sostanza secca mediamente comprese fra 15 e 25% della massa totale. Ciò significa che in una tonnellata di fango in uscita da un impianto di depurazione a seguito della disidratazione sono ancora presenti quantità d’acqua pari a circa 850 - 700 kg.

Poiché i fanghi disidratati devono essere smaltiti e ciò avviene generalmente all’esterno dell’impianto di depurazione, mediante smaltimento in discarica, incenerimento o recupero con trattamenti di trasformazione in ammendanti per agricoltura, tale considerevole quantità d’acqua incide pesantemente sui costi di smaltimento a carico del sistema depurativo. L’efficienza della disidratazione dei fanghi risulta difficilmente incrementabile, in quanto la natura organica dei fanghi li rende difficilmente comprimibili e quindi difficilmente disidratabili.

Mediamente, i fanghi biologici di depurazione estratti dalla sedimentazione e presenti sulla linea fanghi prima dei trattamenti di condizionamento e/o disidratazione (digestati e non), contengono una percentuale di sostanza secca compresa fra l 1 % ed il 5%. Il fosforo totale presente in tali materiali biologici è mediamente compreso fra 0,8% e 3,5%, espresso in peso sulla sostanza secca. Esso è intimamente legato alla materia organica che costituisce le cellule dei batteri e dei materiali biologici, per cui il recupero è difficoltoso.

Al contrario dei fosfati naturali provenienti da cave o miniere, esso risulta avere bassissime contaminazioni di Cadmio. Infatti nelle fosforiti nordafricane, principali produttori mondiali di fosfati, vi è la presenza di Cadmio in concentrazioni considerevoli. La riduzione della dispersione di Cadmio sui suoli della comunità europea è divenuto oggetto di pianificazione da parte delle istituzioni dell' Unione. I minerali fosfatici sono inoltre considerati una risorsa destinata all'esaurimento. Il recupero del fosforo, da materiali organici residuali, rappresenta quindi un'alternativa che viene sostenuta con impegno dalla UE. Per contro, l'impiego diretto in agricoltura di materiali biologici residuali, quali i fanghi di depurazione, può generare problematiche negative per l'ambiente, connesse alla presenza di metalli pesanti ed inquinanti organici derivanti dal trattamento di scarichi industriali. In tal caso il recupero delle risorse fertilizzanti contenute nei fanghi, attraverso l'impiego diretto in agricoltura degli stessi, diviene impossibile in quanto essi non sono idonei alla dispersione in agricoltura e il destino di detti materiali è la discarica o l'incenerimento.

Inoltre, i fanghi sedimentati ed alimentati alla linea fanghi possono anche contenere interessanti quantità di azoto, il cui ammontare dipende anche dalla specifica struttura dell'impianto di depurazione.

All’interno dell’impianto di depurazione delle acque reflue, possono infatti essere presenti anche trattamenti delle acque reflue che hanno lo scopo di limitare le sostanze nutritive come azoto e fosforo presenti nello scarico finale, sostanze che possono portare a problemi di ipertrofia nei fiumi e laghi. In alcune applicazioni, la rimozione dell’azoto avviene con processi biologici tramite batteri speciali nelle vasche di ossidazione, mentre per l'eliminazione del fosforo si utilizza un processo chimico, che consiste nell'aggiunta di un prodotto flocculante (es. sali di ferro) durante il processo depurativo.

In particolare va evidenziato che nelle acque di scarico l’azoto è presente essenzialmente in forma organica (urea, proteine) ed in forma ammoniacale La sua rimozione per via biologica può avvenire attraverso i processi di: ammonificazione e idrolisi dell’azoto organico in azoto ammoniacale; successiva nitrificazione, con trasformazione dell'ammoniaca prima a nitrito e poi a nitrato; denitrificazione, con la riduzione del nitrato in azoto molecolare (N2), che si libera dal sistema.

Il processo di nitrificazione permette l’ossidazione biologica dei composti inorganici dell’azoto allo stato ridotto, svolta da batteri autotrofi, in grado cioè di utilizzare per la sintesi cellulare carbonio inorganico (CO2) e di trarre l'energia necessaria alla crescita e al metabolismo dall’ossidazione dell'ammoniaca e poi dei nitriti.

Nel trattamento delle acque risultano di particolare interesse i batteri del genere Nitrosomonas, per l’ossidazione dell'ammoniaca NH3 a nitriti NO2-, e del genere Nitrobacter per l'ossidazione dei nitriti NO2- a nitrati NO3-.

Il processo di nitrificazione, se presente, avviene generalmente nella stessa vasca in cui avviene il processo di ossidazione dei composti organici con i fanghi attivi. Il processo di denitrificazione permette la rimozione dei composti dell'azoto presenti in soluzione sotto forma di NO3<- >(e in parte di NO2-) ad opera di batteri eterotrofi facoltativi che, se posti in condizioni di anossia (cioè in assenza di ossigeno disciolto), sono in grado di ossidare il substrato carbonioso organico, utilizzando l’ossigeno legato ai nitrati NO3-invece dell'ossigeno libero O2, e liberando azoto gassoso come catabolita. Alcuni impianti di depurazione, mediante fasi di nitrificazione e denitrificazione prima della sedimentazione finale, ottengono pertanto buone rese complessive di rimozione dei composti azotati quali l’azoto e il fosforo che, in quantità eccessive, possono provocare carenze di ossigeno nei corpi idrici superficiali, portando alla cosiddetta eutrofizzazione. Risulta comunque di interesse fornire un metodo di trattamento che sia adatto anche a impianti che non prevedono l’estrazione dell’azoto o la prevedono solo in parte. È noto infatti come l’azoto (N) sia uno degli elementi più importanti per la crescita delle piante. Il contenuto in azoto presente nel terreno condiziona notevolmente la crescita delle piante. Questo elemento, oltre ad essere un elemento essenziale delle proteine e di altre molecole biochimiche, interviene indirettamente sulla elaborazione degli zuccheri prodotti con la fotosintesi, entrando a far parte della clorofilla. La presenza di questo elemento è ancora più importante nelle piante giovani, durante la fase di crescita; infatti la carenza di azoto causa un accrescimento limitato, con la formazione di foglie clorotiche e di dimensioni ridotte rispetto al normale e con diminuzione della loro efficienza foto sintetica.

L'azoto, distribuito alle colture agrarie in varie forme (urea, solfato d’ammonio, nitrato di calcio), rappresenta il fertilizzante principale ed indispensabile per la produzione. Esso rappresenta altresì una delle maggiori voci di spesa nel bilancio delle aziende agricole.

E’ altresì noto, nel settore tecnico delle coltivazioni agrarie, che i materiali fosfatici rappresentano un indispensabile contributo alla concimazione dei terreni ed alla nutrizione delle piante in quanto il fosforo è l'elemento dell'energia chimica. Le piante assorbono questo elemento per via radicale nella sua forma ossidata come ione fosfato. Il ruolo principale del fosforo negli organismi vegetali è quello di entrare come costituente negli acidi nucleici, nei fosfolipidi e in particolare nell'ATP (adenosintrifosfato) e nelle altre molecole che utilizzano il fosforo per l'accumulazione e il trasferimento dell'energia chimica. Esso entra a far parte di tutte le reazioni biochimiche. Come ATP partecipa principalmente alla sintesi degli aminoacidi e alla sintesi proteica, al metabolismo dei carboidrati e a tutti quei processi di costruzione dell'edificio vegetale dove viene richiesta più energia (radicazione, lignificazione, crescita dei giovani tessuti).

Oltre ai suddetti fanghi disidratati estratti al termine del processo di depurazione delle acque reflue civili e/o industriali (digestati e non) e fanghi sedimentati estratti dalla linea fanghi prima dei trattamenti di condizionamento e/o disidratazione (digestati e non), esistono anche altre biomasse che richiedono smaltimento o recupero e possono essere ricche di fosforo e/o azoto e/o per le quali è desiderabile migliorare l'efficienza di disidratazione; queste includono in particolare la frazione organica dei rifiuti solidi urbani, i digestati da produzione di biogas, i liquami zootecnici, e le biomasse residuali.

Si pone pertanto il problema tecnico di mettere a punto un metodo di trattamento di una biomassa che permetta di ovviare a uno o più dei problemi sopradescritti, permettendo in particolare di facilitare la gestione delle biomasse, ottimizzandone il recupero nella logica deH’economia circolare e facilitando l’eventuale smaltimento di sottoprodotti residuali. Un particolare obiettivo del presente trovato è quello di ottenere una migliore disidratazione della biomassa e/o il recupero del fosforo dalla stessa, ed opzionalmente di recuperare anche altre materie utili come, in particolare, l’azoto.

Nell'ambito di tale problema è particolarmente desiderabile che il metodo di trattamento consenta di facilitare il recupero e/o lo smaltimento di fanghi biologici di depurazione (digestati e non) estratti al termine del processo di depurazione delle acque reflue civili ed industriali o estratti dalla linea fanghi prima dei trattamenti di condizionamento e/o disidratazione.

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un metodo secondo le caratteristiche di rivendicazione 1, e da un’apparecchiatura secondo le caratteristiche di rivendicazione 11.

Secondo un primo aspetto del trovato, un metodo per il trattamento di una biomassa di partenza comprende le fasi di:

- condizionamento della biomassa di partenza, addizionando alla stessa almeno un composto del calcio, con formazione di una biomassa condizionata avente una percentuale di sostanza secca compresa fra 5 e 15%, preferibilmente maggiore del 10%, in particolare di circa il 12,5%, e pH > 10;

- pressurizzazione della biomassa condizionata per portarla ad una pressione maggiore o uguale a-15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar;

- alimentazione della biomassa condizionata e pressurizzata in un sistema di riscaldamento e idrolisi termica,

- riscaldamento della biomassa condizionata e pressurizzata nel sistema di riscaldamento e idrolisi termica della biomassa, in cui la biomassa è portata ad una temperatura maggiore o uguale a 180°, preferibilmente >200°C, e preferibilmente minore o uguale a 300°, e mantenuta a pressione maggiore o uguale a 15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar, per ottenere una reazione di lisi cellulare e una decomposizione delle macromolecole della sostanza organica della biomassa;

- raffreddamento della biomassa ad una temperatura minore di 70°C, preferibilmente compresa tra 40 e 60°C, nel sistema di riscaldamento e idrolisi termica;

- estrazione della biomassa raffreddata dal sistema di riscaldamento e idrolisi termica;

- disidratazione meccanica della biomassa estratta con ottenimento di:

+) un materiale solido con una percentuale di sostanza secca maggiore o uguale del 40%, preferibilmente minore o uguale al 70%, più preferibilmente compresa fra 50 e 65%, contenente fosforo e idoneo all’uso come precursore di concimi fosfatici; e

+) una fase liquida, in particolare un’acqua di processo.

La biomassa di partenza può in particolare comprendere e preferibilmente essere costituita da uno o più dei seguenti materiali biologici: fanghi biologici di depurazione disidratati estratti al termine del processo di depurazione delle acque reflue civili ed industriali (digestati e non), fanghi biologici di depurazione estratti dalla linea fanghi prima dei trattamenti di condizionamento e/o disidratazione (digestati e non), frazione organica dei rifiuti solidi urbani, digestati da produzione di biogas, liquami zootecnici, biomasse residuali.

Il condizionamento della biomassa di partenza è preferibilmente effettuato addizionando una quantità totale di Calcio compresa tra 0,01 e 0,1 kg, preferibilmente 0,05 kg, per ogni kg di sostanza secca della biomassa di partenza. L'almeno un composto del calcio include preferibilmente: Calcio Ossido o calcio idrossido, particolarmente efficaci sia per il condizionamento alcalino che per la disidratazione; e/o uno o più composti del calcio scelti fra: particolarmente indicati per favorire la disidratazione.

Risulta preferito che durante la reazione di idrolisi termica, la biomassa sia riscaldata e mantenuta a valori di temperatura compresi tra 200 e 260°C, più preferibilmente tra 200 e 240°C, in particolare 210-230°C.

Sorprendentemente, il metodo del trovato è in grado di fornire un materiale solido contenente fosforo e idoneo all'uso come precursore di concimi fosfatici, con una percentuale di sostanza secca maggiore o uguale del 40%, generalmente minore o uguale al 70%, e in particolare compresa fra 50 e 65%.

Un ulteriore oggetto del presente trovato è quello di migliorare i procedimenti e gli impianti di depurazione delle acque reflue, in particolare per quanto riguarda il recupero e/o lo smaltimento dei fanghi biologici di depurazione prodotti nel processo di depurazione.

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un procedimento di depurazione secondo le caratteristiche di rivendicazione 13, e da un impianto di depurazione secondo le caratteristiche di rivendicazione 16.

Il metodo può infatti essere preferibilmente applicato all’interno di un impianto di depurazione biologica (depuratore) delle acque reflue civili e/o industriali ed alcune delle fasi di metodo possono essere attuate utilizzando in maniera originale alcuni apparati del depuratore stesso.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di esempi non limitativi di attuazione dell’oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figura 1 : uno schema a blocchi delle sequenze di processo del procedimento di depurazione secondo il presente trovato;

in figura 2: uno schema del layout di un esempio di impianto di depurazione comprendente un’apparecchiatura di trattamento secondo il trovato;

Un metodo secondo il trovato è atto al trattamento di una biomassa di partenza, che può essere costituita da uno o più materiali biologici quali ad esempio fanghi biologici di depurazione estratti al termine del processo di depurazione delle acque reflue civili ed industriali (digestati e non), fanghi biologici di depurazione estratti dalla linea fanghi prima dei trattamenti di condizionamento e/o disidratazione (digestati e non), frazione organica dei rifiuti solidi urbani, digestati da produzione di biogas, liquami zootecnici, biomasse residuali.

Con riferimento alle figg. 1 e 2, verrà ora descritto un esempio di attuazione particolarmente preferito del metodo del trovato, in cui l’apparecchiatura che attua il metodo è incorporata in un impianto 100 esemplificativo di depurazione di acque Win reflue civili e/o industriali che attua un procedimento di depurazione con:

- una fase opzionale S1 di sedimentazione iniziale o primaria delle acque reflue Win;

- un trattamento OND di ossidazione, con opzionale nitrificazione e deinitrifcazione delle acque reflue;

- una fase S2 di sedimentazione secondaria o finale mediante la quale sono separati fanghi 20, che vengono estratti e alimentati ad una linea fanghi 21 , e un liquido (acqua) purificato Wout che, previa un’opzionale disinfezione d, può essere considerato-idoneo allo scarico in un corpo idrico superficiale. Nella forma preferita illustrata, la biomassa BMS0 di partenza è estratta dalla linea fanghi 21 dell'impianto depuratore 100, in particolare dalla sedimentazione secondaria S2, e può essere avviata al trattamento secondo il trovato tal quale o a seguito di un trattamento 22 di disidratazione e/o condizionamento.

La biomassa di partenza può anche essere costituita da una miscela dei due tipi di fanghi (disidratati/condizionati e non) e/o comprendere ulteriori materiali biologici tra quelli sopra descritti.

Il fango estratto dalla linea fanghi 21, come illustrato, può opzionalmente essere una miscela dei fanghi estratti dalla sedimentazione secondaria S2 e di fanghi estratti dalla sedimentazione primaria S1.

Una volta ottenuta la biomassa di partenza BMSO da trattare, il metodo di trattamento comprende le seguenti fasi.

A): condizionamento della biomassa di partenza BMSO, addizionando alla stessa almeno un composto del calcio per ottenere una biomassa BMS1 condizionata con pH>10 e una percentuale di sostanza secca compresa fra il 5 e 15%, preferibilmente maggiore o uguale al 10%, più preferibilmente circa pari al 12,5%.

Nell’esempio di fig.2, tramite adatti mezzi di alimentazione (ad esempio a coclea 1 per una biomassa paiabile e/o a conduttura 1a per una biomassa sostanzialmente liquida), la biomassa BMSO viene posta in una vasca di miscelazione 2, quindi mediante primi mezzi 2a di introduzione è introdotta una dose di Calcio Ossido -CaO- o di calcio idrossido -Ca(OH)2-; mediante secondi mezzi 2b di introduzione è introdotto un altro composto del calcio, scelto fra cloruro nitrato cianammide - CaCN2, solfato dolomite

A pH>10 il fosforo si combina con il calcio in composti scarsamente solubili quali l’idrossiapatite ed il fosfato di calcio -

In questo caso il fosforo si trova in forma solida e rimane nella fase solida disidratata a seguito di una successiva fase di disidratazione meccanica. Oltre a ciò, il calcio agisce come catalizzatore della reazione di lisi cellulare e depolimerizzazione delle molecole organiche.

Introducendo il calcio in forma di ossido o idrossido, può essere anche agevolmente innalzato il pH della biomassa in ingresso, se necessario.

La quantità di detti uno o più composti del Calcio addizionati per il condizionamento può essere scelta in funzione della percentuale di sostanza secca e/o del pH della biomassa BMSO di partenza.

In particolare, la massa complessiva dell’elemento Calcio, indipendentemente da quali siano i composti introdotti, può essere preferibilmente da 0,01 a 0,1 kg, preferibilmente 0,05 kg, di Calcio per ogni kg di sostanza secca della biomassa BMSO di partenza.

Ad esempio, per introdurre una massa totale pari a 40 kg di Calcio, si possono addizionare alla biomassa 100kg di Carbonato di calcio, oppure 56 kg di ossido di calcio.

Secondo un ulteriore esempio, si considerino 1000 Kg di una biomassa di partenza BMSO, con una percentuale di sostanza secca del 12,5%, corrispondente a 125kg di sostanza secca. Per introdurre (0,05x125) Kg = 6,25 Kg totali di Calcio, è possibile addizionare uno o più composti del calcio. Ad esempio, se è necessario aumentare l’alcalinità nella biomassa per ottenere un pH>10, i due sali di calcio più indicati sono l’ossido (CaO) e l'idrossido Ca(OH)2 di calcio. Se si decide ad esempio di addizionare solo CaO, si dovranno aggiungere alla biomassa BMSO: 6,25x1 ,4= 9,1 Kg di CaO.

Qualora vi sia meno o nessuna necessità di aumentare l’alcalinità, si può ad esempio introdurre metà del calcio necessario in forma di ossido (cioè 4,6 kg di CaO) e la rimanenza in forma di un ulteriore composto del calcio, particolarmente vantaggioso per la disidratazione, come in particolare il cloruro CaCl2. In questo ulteriore esempio, il condizionamento avverrà addizionando 3,12 kg di Calcio in forma di cloruro, corrispondenti in peso a 8,6Kg di cloruro di calcio, oltre ai 4,6 kg di calcio ossido.

La scelta può essere fatta liberamente dal tecnico a seconda delle condizioni di processo desiderate e della biomassa di partenza BMSO.

La biomassa di partenza può opzionalmente essere condizionata con ulteriori aggiunte di magnesio in forma di sali solubili come ad esempio il solfato - o il cloruro - L’introduzione di ioni magnesio permette la formazione di struvite in rapporto molare fra azoto, fosforo e magnesio pari a 1:1:1.

In questo modo, ulteriore parte del fosforo e dell’azoto presenti nella biomassa di partenza viene precipitato sottoforma di cristalli solidi che possono essere agevolmente separati, insieme al rimanente materiale solido, da una fase liquida durante una disidratazione meccanica, ad esempio mediante filtropressa.

Qualora fosse necessario, ad esempio a causa della eccessiva percentuale di sostanza secca della biomassa di partenza BMSO, quest’ultima può essere diluita con un opportuno liquido, in particolare un'acqua di processo e preferibilmente un’acqua di processo BMS WAT2 ricavata da una successiva fase F) (descritta più avanti), alimentato alla vasca 2 di miscelazione.

In una forma di attuazione preferita, la biomassa di partenza BMSO è allo stato paiabile, ovvero con un tenore di sostanza secca preferibilmente non superiore al 25%, e viene inviata, mediante un idoneo mezzo di spostamento 1 , al miscelatore 2 che provvede ad integrare la biomassa di partenza con il composto del calcio ed eventualmente con l’acqua di processo.

B): Pressurizzazione della biomassa condizionata BMS1 per portarla ad una pressione maggiore o uguale a 15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar e alimentazione della biomassa condizionata e pressurizzata in un sistema di riscaldamento e idrolisi termica.

Allo scarico del miscelatore 2 di cui alla precedente fase A), la biomassa BMS1 condizionata è alimentata a mezzi di pressurizzazione, in particolare una pompa 3 ad alta pressione e preferibilmente una pompa Monho per liquidi densi.

I mezzi di pressurizzazione sono in particolare idonei a portare la pressione della biomassa ad un valore maggiore o uguale a 15 bar, preferibilmente compreso tra 20 e 30 bar, e ad alimentare la biomassa BMS1 all'interno di un sistema 30 di riscaldamento e idrolisi termica della biomassa BMS1. I mezzi di pressurizzazione comprendono ad esempio una pompa 3, in particolare una pompa monho, in grado di operare in un range di pressioni sino a 40 bar.

Detta pompa 3 impone il movimento della biomassa BMS1 all'interno del sistema 30 di riscaldamento e idrolisi, che comprende preferibilmente una pluralità di scambiatori di calore.

La portata oraria dei mezzi di pressurizzazione e alimentazione, in particolare della pompa 3, può essere impostata o scelta in funzione del tempo voluto di permanenza della biomassa nel sistema 30 di riscaldamento e reazione.

C) Riscaldamento e reazione di idrolisi termica della biomassa.

In questa fase, la biomassa BMS1 condizionata e pressurizzata è portata ad una temperatura maggiore o uguale a 180°C, preferibilmente maggiore o uguale a 200° e preferibilmente minore o uguale a 300°, più preferibilmente minore o uguale a 260° e mantenuta a pressione maggiore di 15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar, per ottenere una reazione di lisi cellulare e decomposizione delle macromolecole della sostanza organica. Valori particolarmente preferiti per la temperatura della biomassa riscaldata sono compresi tra 200 e 240°C, in particolare 210-230°C.

La reazione di lisi cellulare e decomposizione delle macromolecole della sostanza organica avviene preferibilmente in continuo, durante il passaggio attraverso un sistema di riscaldamento e idrolisi termica.

Con riferimento all'impianto preferito di figura 2, la fase C) di riscaldamento e idrolisi termica comprende preferibilmente le seguenti sottofasi:

• una fase di preriscaldamento atta ad innalzare la temperatura della biomassa BMS1 pressurizzata dalla temperatura ambiente sino ad una temperatura compresa tra 70 e 90°C, in particolare di circa 80°C;

• una fase di riscaldamento, atta ad innalzare la temperatura della biomassa BMS1a preriscaldata sino ad una temperatura compresa tra 200 e 240°C, preferibilmente circa 210-220°C;

• una fase di mantenimento, con il compito di mantenere la temperatura, preferibilmente circa 210-220°C, raggiunta dalla BMS1b riscaldata per un tempo di reazione idoneo a ottenere dette reazioni, e in particolare la rottura delle membrane cellulari della sostanza organica e la denaturazione delle proteine. Tale tempo è generalmente compreso fra i 5 ed i 25 minuti, preferibilmente di circa 15 minuti.

Essendo la biomassa BMS1 in ingresso al sistema di riscaldamento e idrolisi termica in fase acquosa, il riscaldamento imporrà un innalzamento della pressione interna che risulterà compresa fra 15 e 36 Bar, preferibilmente di circa 25 Bar. A queste condizioni di pressione e temperatura e con un idoneo tempo di permanenza, la biomassa BMS1 subisce un’idrolisi termica che causa la lisi cellulare e la decomposizione delle macromolecole organiche. La fase C) di riscaldamento e idrolisi termica permette pertanto la parziale mineralizzazione della biomassa BMS1 condizionata e pressurizzata, ottenendo in particolare una biomassa BMS2 di risulta con:

una parziale trasformazione dell'azoto organico in azoto ammoniacale; e/o la precipitazione del fosforo in particolare come idrossiapatite fosfato di calcio e/o struvite e/o la precipitazione dei metalli pesanti in forma di idrossidi dovuta alle condizioni alcaline della reazione; e/o

un aumento della disidratabilità della biomassa BMS1.

Oltre a ciò, la presenza del calcio, in particolare quello introdotto nella fase di condizionamento, è vantaggiosa in quanto esso si comporta come catalizzatore della reazione di idrolisi favorendo l'ottenimento della reazione di lisi cellulare e decomposizione delle macromolecole della sostanza organica.

A seguito della sopra descritta fase di riscaldamento e idrolisi termica, la biomassa BMS2 di risulta è sottoposta all’interno del sistema di riscaldamento e idrolisi termica, ad una fase C1) di raffreddamento della biomassa BMS2 ad una temperatura minore di 70 gradi, preferibilmente compresa tra 40 e 60 gradi.

Tale fase C1) di raffreddamento può in particolare comprendere un recupero termico, tale per cui il calore ceduto dalla biomassa BMS2 che, in transito in continuo nel sistema 30 di riscaldamento e idrolisi viene raffreddata dai circa 220°C sino ai circa 60°, viene recuperato, in particolare utilizzato per il preriscaldamento della BMS1 condizionata e pressurizzata alimentata in ingresso al sistema di riscaldamento e idrolisi.

Con riferimento all’impianto preferito di figura 2, il sistema 30 di riscaldamento e idrolisi termica nel quale avvengono le fasi C) e C1) comprendere preferibilmente una pluralità di scambiatori di calore, di cui almeno uno 31 con funzione di preriscaldamento, almeno uno 32 con funzione di riscaldamento, almeno uno 33 con funzione di reattore di mantenimento e almeno uno 34 con funzione di raffreddamento e recupero termico.

Gli scambiatori di calore sono preferibilmente in forma di un fascio tubiero all'interno del quale viene pompata la biomassa BMS1.

Il vettore termico 4 è preferibilmente un olio diatermico che scorre esternamente ai tubi del fascio tubiero in un mantello del rispettivo scambiatore.

Il vettore termico 4 è riscaldato da un’idonea sorgente di calore, ad esempio una caldaia a gas naturale 5, che fornisce le calorie necessarie al vettore (olio diatermico), che a sua volta innalza la temperatura della biomassa BMS1 che scorre all’interno dei tubi del fascio tubiero.

Il materiale di costruzione è preferibilmente acciaio inox AISI 316, PN > 40. La lunghezza dei tubi percorsi dalla biomassa BMS1 può essere scelta dal tecnico, purché sia sufficiente ad incrementare, mantenere o diminuire la temperatura della biomassa BMS1 fino a raggiungere la desiderata temperatura di lavoro.

Nella forma preferita illustrata sono previsti quattro scambiatori di calore posti in serie, ciascuno con un compito differente:

• Uno scambiatore 31 di preriscaldamento configurato per innalzare la temperatura della BMS1 da temperatura ambiente sino a circa 80°C;

• Uno scambiatore 32 di riscaldamento configurato per innalzare la temperatura della biomassa BMS1a preriscaldata sino ad una temperatura compresa tra 200 e 230°C, preferibilmente tra circa 210°C e circa 220°C; • Uno scambiatore 32 che funge da reattore di mantenimento, configurato per mantenere la temperatura, preferibilmente circa 220°C, raggiunta dalla BMS1b riscaldata per un tempo di reazione idoneo ad ottenere il completamento della reazione di idrolisi termica, generalmente compreso fra i 5 ed i 25 minuti, preferibilmente di circa 15 minuti.

Il tempo di transito/permanenza della biomassa può vantaggiosamente essere regolato variando la portata della pompa Monho di cui alla Fase B); • Uno scambiatore 34 recuperatore, configurato per raffreddare la BMS2 in transito, in particolare da 220°C sino a circa 60°. Il calore è ceduto ad un circuito 34a, autonomo del vettore termico, in particolare olio diatermico, che vantaggiosamente permette di recuperarlo, in particolare trasportandolo allo scambiatore 31 di preriscaldamento, nel quale è utilizzato per incrementare la temperatura della BMS1 in ingresso.

D): Estrazione della biomassa BMS2 raffreddata dal sistema di riscaldamento e idrolisi termica.

La biomassa BMS2 raffreddata che è transitata nel sistema di riscaldamento e idrolisi termica viene estratta BMS3 dal sistema 30 di idrolisi, preferibilmente attraverso una valvola 11 di laminazione. La valvola 11 è preferibilmente configurata per permettere la fuoriuscita della biomassa BMS3 raffreddata mantenendo tuttavia la pressione di esercizio all'interno del sistema di riscaldamento e idrolisi termica. Il suo funzionamento può ad esempio essere controllato da un rilevatore di pressione che comanda l’attuatore della valvola.

La biomassa BMS3 che ha ceduto il proprio calore nel passaggio attraverso il recuperatore 34 è scaricata raffreddata ad una temperatura di circa 60°C. Il raffreddamento che avviene nella precedente Fase C1) impedisce in particolare il fenomeno di evaporazione flash che sarebbe indesiderabile perché renderebbe impossibile il recupero termico, aumenterebbe la viscosità della biomassa liquida avviata alla successiva fase di disidratazione meccanica ed imporrebbe l'inserimento di una torre di condensazione di grandi dimensioni.

E) Disidratazione meccanica.

La biomassa BMS3 raffreddata ed estratta è sottoposta ad una fase di disidratazione meccanica con ottenimento di:

) un materiale solido BMS4 con una percentuale di sostanza secca maggiore o uguale del 40%, preferibilmente compresa fra 50 e 65%, contenente fosforo e idoneo all’uso come precursore di concimi fosfatici; e ) una fase liquida BMS WAT1, in particolare un’acqua di processo.

La fase di disidratazione è preferibilmente attuata mediante una o più filtropresse, ad esempio con un filtro a piastre 14. La disidratazione avviene preferibilmente ad una pressione mediamente compresa fra 7 e 15 bar.

Dalla disidratazione meccanica esce una frazione solida BMS4 ed una fase liquida BMS WAT1.

Sorprendentemente, dalla sperimentazione sono state misurate percentuali di sostanza secca nella frazione solida BSM4 anche superiori al 65%. Senza essere vincolati ad una specifica teoria, si ritiene che l’idrolisi termica e il raffreddamento avvenuti nelle precedenti Fasi C),C1) mineralizzino fortemente la biomassa BMS3 rendendola facilmente disidratabile.

Il materiale BMS4 disidratato dalla filtropressa è un precursore per la produzione di concimi fosfatici e si presenta come un solido di colore nocciola per il contenuto di sostanza organica.

Siccome la biomassa di partenza BMSO è costituita da matrici organiche quali fanghi, FORSU, digestati e biomasse residuali, la concentrazione di Cadmio è sempre molto bassa.

Tale precursore BMS4 contiene già i prodotti di reazione fra il calcio introdotto nella Fase A) e gli ioni fosfato. In ambiente alcalino è possibile trovare quindi Apatite e Calcio Fosfato che si sono formati combinandosi con il calcio introdotto, talora anche struvite, se presente magnesio.

Detto materiale contiene il fosforo originariamente presente nella biomassa di partenza BMSO ed è idoneo per l’uso come precursore per la produzione di concimi fosfatici.

Una volta scaricato può essere confezionato in big bags ed avviato ad una fabbrica per l'estrazione dei fosfati minerali. Allo stato secco, la materia di origine organica permette la combustione diretta del prodotto (o facilita quella assistita). Le ceneri che ne derivano sono composte da idrossiapatite, fosfato di calcio ed eventualmente struvite e sono quindi adatte ad essere trattate con acido solforico per la produzione del perfosfato minerale, un prodotto di estremo interesse agronomico. Inoltre il perfosfato ottenuto dalla lavorazione del precursore possiede un grande vantaggio ambientale, essendo bassissima la concentrazione in Cadmio, a differenza dei concimi fosfatici minerali provenienti da attività di estrazione mineraria.

Secondo una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa, la fase E) di disidratazione prevede una fase di pretrattamento, atta a portare il pH della biomassa BMS3 raffreddata ad un valore maggiore di 10, ad esempio mediante introduzione di una adeguata dose di calce idrata - Ca(OH)2; tale pH sarà sinergicamente utile nella successiva Fase F) per ottenere il massimo strippaggio dell'ammoniaca.

Opzionalmente, può essere prevista l’eventuale introduzione di una dose di polielettrolita (ad es. poliacrilammide cationica) al fine di promuovere la formazione di fiocchi nella biomassa BMS3 e facilitare ulteriormente la successiva disidratazione.

Con riferimento alla fig.2, nell'impianto preferito la biomassa BMS3 raffreddata e in uscita dalla valvola di laminazione 11, viene introdotta in un serbatoio munito di agitazione 12. Mediante un pH metro viene rilevata l'alcalinità della biomassa BMS3. Qualora il valore sia inferiore a 10, ad esempio mediante una coclea 13a, viene introdotta una adeguata dose di calce idrata - Ca(OH)2, prelevata da un silo 13, sino ad ottenere un pH>10. Tramite idonei sistemi, nel serbatoio può essere eventualmente introdotta una dose di polielettrolita 13b (es. poliacrilammide cationica). Dal serbatoio, la BMS3 è pompata in un filtro a piastre 14 dove avviene la disidratazione meccanica ad una pressione mediamente compresa fra 7 e 15 bar. Il filtro a piastre 14 scarica una frazione solida BMS4 ed una fase liquida BMS WAT1. La fase liquida BMS WAT1 in uscita dalla filtropressa, risulta limpida, di colore bruno, con una temperatura di circa 50°C.

F) Trattamento dell’acqua di processo e recupero dell’azoto come ammonio solfato.

La fase liquida BMS WAT1 in uscita dalla disidratazione, in particolare scaricata dalla filtropressa, contiene in sospensione parte dei prodotti dell'idrolisi termica ottenuta nella precedente Fase C). Tali sostanze, in particolare polipeptidi ed amminoacidi, non vengono completamente trattenuti nella massa solida BMS4 disidratata dal filtro a piastre 14. Dall’analisi della BMS WAT1 ricavata dalle prove sperimentali il valore di COD (Chemical Oxigen Demand) si attesta generalmente su valori compresi fra 20 e 30 grammi per litro, per la presenza di carbonio organico disciolto, di azoto organico ed ammoniacale. In particolare, la quantità di azoto ammoniacale si attesta generalmente su valori compresi fra 3 e 6 Kg per metro cubo di liquido BMS WAT1 scaricato dalla filtropressa 14.

A causa della reazione svolta in ambiente alcalino nella Fase C), sia i metalli pesanti che il fosforo risultano essere sostanzialmente assenti.

I valori di azoto ammoniacale possono essere sufficientemente elevati da giustificarne il recupero attraverso la formazione di solfato ammonico -(NH4)2SO4. Infatti, la concentrazione di azoto ammoniacale suddetta è in grado di produrre dai 15 ai 30 kg di solfato ammonico (allo stato secco) per ogni metro cubo di fase liquida BMS WAT1 scaricata. La BMS WAT1 in uscita dalla filtropressa può preferibilmente essere avviata a ad una torre di strippaggio 15 per l’estrazione dell’azoto in forma ammoniacale.

Secondo un esempio preferito di attuazione, nella torre 15 viene introdotta e ricircolata aria attraverso una soffiante 16. Grazie al pH>10 ed alla temperatura di circa 50°, l’aria estrae l'ammoniaca e la convoglia alla base di una torre di assorbimento 17. Trasportata dal flusso d’aria, l’ammoniaca si combina in controcorrente con acido solforico durante la risalita nella torre di assorbimento, generando una soluzione acquosa 17a di solfato d'ammonio. L’aria, privata dell’ammoniaca, fuoriesce dalla parte superiore della torre di assorbimento ed è ripresa dalla soffiante e spinta nuovamente alla base della torre di strippaggio 15. Viene cosi costituito un circuito chiuso che evita dispersioni di contaminanti in atmosfera. La soluzione di solfato ammonico viene estratta e può essere ad esempio commercializzata come fertilizzante azotato allo stato liquido, essendo l’azoto indispensabile alle colture agrarie. Secondo un ulteriore aspetto preferito, la fase liquida BMS WAT2, privata dell’ammoniaca, può essere:

+) inviata in testa all’impianto di depurazione, e/o

+) inviata all’inizio del trattamento per la diluizione della biomassa di partenza BMSO nella Fase A).

Risulta pertanto come il metodo e il procedimento secondo il presente trovato consentano di dare soluzione a numerosi problemi derivanti dalla necessità di ricondizionare vari materiali biologici, consentendo di ottenere: ) Un forte aumento della disidratabilità della biomassa trattata, sino anche a tenori superiori al 65% di sostanza secca. La biomassa disidratata BMS4 include la totalità del fosforo presente nella biomassa di partenza e può contenere i metalli pesanti originariamente presenti nella biomassa di partenza; ciò no è svantaggioso in quanto il precursore BMS4 non e’ destinato all'agricoltura ma all’estrazione del fosforo.

Il prodotto disidratato è un materiale precursore dei fertilizzanti fosfatici (contenendo apatite, fosfato di calcio e/o struvite) ed in particolare del perfosfato minerale, che può essere ricavato industrialmente dalla reazione tra acido solforico e apatiti o anche fosfato di calcio;

+) un prodotto liquido, in particolare un’acqua di processo, contenente interessanti quantità di azoto ammoniacale, mediamente comprese fra 3 e 6 kg per ogni metro cubo di liquido prodotto. L'azoto ammoniacale può essere facilmente separato mediante l'impiego di una colonna di strippaggio, in controlavaggio con acido solforico, producendo una soluzione di solfato ammonico, tipico concime minerale largamente impiegato in agricoltura. ) la migliorata disidratabilità consente inoltre una drastica riduzione delle biomasse residuali da avviare allo smaltimento in particolare destinato alle biomasse che, a causa di contaminazioni industriali organiche, non possono essere impiegate nel recupero diretto in agricoltura o nella produzione di fertilizzanti.

Benché descritta nel contesto di alcune forme di realizzazione e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione si intende che l'ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo per il trattamento di una biomassa (BMS0) di partenza comprendente fasi di: - condizionamento della biomassa (BMS0) di partenza, addizionando alla stessa almeno un composto del calcio, con formazione di una biomassa (BMS1) condizionata avente pH>10 e una percentuale di sostanza secca compresa fra 5 e 15%, preferibilmente maggiore del 10%, in peso; - pressurizzazione della biomassa condizionata (BMS1) per portarla ad una pressione maggiore o uguale a 15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar, e alimentazione della biomassa condizionata e pressurizzata in un sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica; - riscaldamento della biomassa (BMS1) condizionata e pressurizzata nel sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica, in cui la biomassa condizionata e pressurizzata è portata ad una temperatura maggiore o uguale 180°C, più preferibilmente >200°C e preferibilmente minore o uguale a 300°, e mantenuta a pressione maggiore o uguale a 15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar, per ottenere una reazione di lisi cellulare e decomposizione delle macromolecole della sostanza organica della biomassa (BMS1) condizionata; - raffreddamento della biomassa (BMS2) ad una temperatura minore di 70°, preferibilmente compresa tra 40° e 60°, nel sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica; - estrazione della biomassa (BMS3) raffreddata dal sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica; - disidratazione meccanica della biomassa (BMS3) estratta con ottenimento di: +) un materiale solido (BMS4) con una percentuale di sostanza secca maggiore o uguale del 40%, preferibilmente ≤70%, più preferibilmente compresa fra 50 e 65%, contenente fosforo e idoneo all’uso come precursore di concimi fosfatici; e ) una fase liquida (BMS WAT1), in particolare un’acqua di processo.
2. 2) Metodo secondo rivendicazione 1 in cui la biomassa di partenza (BMS0) comprende o è costituita da uno o da una miscela dei seguenti materiali biologici: fanghi biologici di depurazione estratti al termine di un processo di depurazione delle acque reflue civili e/O industriali, fanghi biologici di depurazione estratti da una linea fanghi di un impianto di depurazione prima dei trattamenti di condizionamento e/o disidratazione, frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU), digestati derivanti dalla produzione di biogas, deiezioni zootecniche, rifiuti animali, grassi, biomasse residuali; e/o in cui la biomassa di partenza (BMSO) è allo stato paiabile con un tenore di sostanza secca preferibilmente non superiore al 25% in peso.
3. 3) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui: - il condizionamento della biomassa di partenza (BMSO) è effettuato addizionando una quantità totale di Calcio compresa tra 0,01 e 0,1 kg, preferibilmente 0,05 kg, per ogni kg di sostanza secca della biomassa (BMSO) di partenza; e/o - l’almeno un composto del calcio include: Calcio Ossido -CaO- o calcio idrossido -Ca(OH)2; e/o uno o più ulteriori composti del calcio scelti fra: cloruro - CaCl2, nitrato - Ca(NO3)2, cianammide - CaCN2, solfato - CaSO4, dolomite - MgCa(CO3)2.
4. 4) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il condizionamento della biomassa di partenza (BMS0) comprende: l'aggiunta di magnesio alla biomassa di partenza, in particolare di magnesio in forma di sali solubili, preferibilmente di solfato di magnesio MgSO4, o cloruro di magnesio MgCl2; e/o la diluzione della biomassa di partenza (BMS0) con un liquido, in particolare un’acqua di processo (BMS WAT2) derivata dalla fase di disidratazione.
5. 5) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di pressurizzazione e alimentazione è attuata mediante mezzi di pressurizzazione, in particolare comprendenti una pompa (3) ad alta pressione e preferibilmente una pompa Monho, a cui la biomassa condizionata è alimentata e disposti per alimentare la biomassa pressurizzata all'interno del sistema (30) di riscaldamento e reazione di idrolisi termica; in cui, preferibilmente, la portata oraria dei mezzi (3) di pressurizzazione e alimentazione, in particolare della pompa, è impostata in funzione di un tempo voluto di permanenza della biomassa nel sistema (30) di riscaldamento e reazione.
6. 6) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di riscaldamento e idrolisi termica comprende preferibilmente le seguenti sottofasi: • una fase di preriscaldamento, atta ad innalzare la temperatura della biomassa (BMS1) pressurizzata sino ad una temperatura compresa tra 70 e 90°C, in particolare di circa 80°C; • una fase di riscaldamento, atta ad innalzare la temperatura della biomassa (BMS1a) preriscaldata sino ad una temperatura compresa tra 200 e 230°C, preferibilmente 220°C; • una fase di mantenimento, atta a mantenere la temperatura, della biomassa (BMS1b) riscaldata per un tempo di reazione idoneo a ottenere la reazione di idrolisi termica, in particolare compreso fra i 5 ed i 25 minuti, preferibilmente di circa 15 minuti.
7. 7) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di riscaldamento e idrolisi termica e la fase di raffreddamento sono attuate in continuo nel sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica; e/o in cui la biomassa di risulta (BMS2) ottenuta dal riscaldamento e idrolisi termica comprende idrossiapatite Ca5(PO4)3(OH), e/o fosfato di calcio Ca3(PO4)2 e/o struvite (NH4)MgPO4; e/o in cui la fase di raffreddamento della biomassa (BMS2) di risulta comprende un recupero termico, tale per cui il calore ceduto dalla biomassa (BMS2) di risulta viene recuperato, in particolare utilizzato per un preriscaldamento della biomassa (BMS1) condizionata e pressurizzata alimentata in ingresso al sistema (30) di riscaldamento e idrolisi.
8. 8) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di disidratazione meccanica è attuata mediante una o più filtropresse, ad esempio con un filtro a piastre (14); e/o in cui la disidratazione avviene ad una pressione mediamente compresa fra 7 e 15 bar; e/o in cui la disidratazione prevede una fase di pretrattamento atta a portare il pH della biomassa (BMS3) raffreddata ad un valore maggiore di 10, preferibilmente mediante introduzione di una dose di calce idrata Ca(OH)2 e, opzionalmente, di un polielettrolita.
9. 9) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una fase (F) di trattamento dell’acqua di processo per l’estrazione e il recupero dell’azoto come ammonio solfato, preferibilmente attuata attraverso: l’estrazione deH’ammoniaca in una torre di strippaggio, mediante un flusso d’aria; e la genesi di una soluzione di solfato di ammonio, in una torre di assorbimento alimentata ad acido solforico.
10. 10) Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre la produzione di perfosfato minerale a partire dal materiale solido (BMS4) idoneo come precursore di concimi fosfatici, comprendente preferibilmente una fase di combustione del materiale solido e una fase di trattamento con acido solforico delle ceneri risultanti; o dal fatto che è un metodo di trattamento in continuo.
11. 11) Apparecchiatura configurata per attuare un metodo di trattamento di una biomassa di partenza (BMS0) secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente: - almeno un miscelatore (2) per il condizionamento della biomassa (BMS0) di partenza, accoppiato a mezzi (2a;2b) per addizionare alla stessa almeno un composto del calcio, per formare una biomassa (BMS1) condizionata avente pH>10 e una percentuale di sostanza secca compresa fra 5 e 15%, preferibilmente maggiore del 10%; - mezzi (3) di pressurizzazione, configurati e disposti per ricevere la biomassa condizionata (BMS1), portarla ad una pressione maggiore o uguale a 15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar, e alimentarla a un sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica; - un sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica, connesso ai mezzi di pressurizzazione e configurato per: - portare la biomassa condizionata e pressurizzata ad una temperatura maggiore o uguale a 180°C, preferibilmente > 200°C, e preferibilmente mantenendola a pressione maggiore o uguale a 15 bar, preferibilmente compresa tra 20 e 36 bar, per ottenere una reazione di lisi cellulare e decomposizione delle macromolecole della sostanza organica della biomassa BMS1 condizionata; - raffreddare la biomassa (BMS2) di risulta ad una temperatura minore di 70 gradi, preferibilmente compresa tra 40 e 60 gradi; - mezzi di estrazione della biomassa (BMS3) raffreddata dal sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica, preferibilmente comprendenti almeno una (11) valvola di laminazione; - mezzi di disidratazione meccanica della biomassa (BMS3) estratta, preferibilmente comprendenti almeno una filtropressa (14).
12. 12) Apparecchiatura secondo la rivendicazione precedente, in cui il sistema (30) di riscaldamento e idrolisi termica comprende una pluralità di scambiatori di calore, in particolare almeno uno scambiatore (31) di calore con funzione di preriscaldamento, almeno uno (32) con funzione di riscaldamento, almeno uno (33) con funzione di reattore di mantenimento e almeno uno (34) con funzione di raffreddamento e recupero termico disposti in serie.
13. 13) Procedimento di depurazione di acque reflue civili e/o industriali in un impianto di depurazione, comprendente una fase (OND) di ossidazione e, opzionalmente, Nitirificazione-denitrificazione delle acque reflue, e una successiva fase (S2) di sedimentazione per separare un fango sedimentato (20) e una fase liquida, caratterizzato dal fatto che comprende le ulteriori fasi di: - Estrazione del fango sedimentato (20) dalla fase di sedimentazione (S2); - Ottenimento di una biomassa (BMS0) di partenza da detto fango (20) estratto dalla fase di sedimentazione; - Trattamento di detta biomassa di partenza BMSO con un metodo di trattamento secondo una delle rivendicazioni 1-10.
14. 14) Procedimento di depurazione secondo la rivendicazione precedente, in cui la fase liquida (BMS WAT1) estratta dalla disidratazione meccanica o un’acqua di processo (BMS WAT2) da essa ottenuta è inviata alla fase (A) di condizionamento della biomassa (BMS0) di partenza e/o miscelata alle acque reflue (Win) in testa all’impianto di depurazione.
15. 15) Procedimento secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che è un procedimento continuo.
16. 16) Impianto di depurazione di acque reflue civili e/o industriali, comprendente un’apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni 11-12 e configurato per attuare un procedimento secondo una delle rivendicazioni 14-15.