IT202000028508A1 - METHOD AND PLANT FOR THE RECOVERY OF AMMONIA NITROGEN FROM GAS CURRENT PRODUCED BY HYDROTHERMAL TREATMENTS - Google Patents

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IT202000028508A1
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Fabio Merzari
Michele Gubert
Maurizio Volpe
Luca Fiori
Gianni Andreottola
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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title

?Metodo e impianto per il recupero dell?azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici? ?Method and plant for the recovery of ammoniacal nitrogen from gas streams produced by hydrothermal treatments?

CAMPO DELL?INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION

La presente invenzione ha per oggetto un metodo e relativo impianto per il recupero, in continuo, di azoto ammoniacale dalla corrente gassosa direttamente prodotta dal trattamento idrotermico (idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica) di reflui contenenti azoto, detto azoto ammoniacale essendo recuperato sotto forma di un sale di ammonio. The present invention relates to a method and related plant for the continuous recovery of ammonia nitrogen from the gaseous stream directly produced by the hydrothermal treatment (thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization) of wastewater containing nitrogen, said ammonia nitrogen being recovered in the form of a ammonium salt.

STATO DELL?ARTE STATE OF ART

I trattamenti idrotermici, come ad esempio l?idrolisi termica o la carbonizzazione idrotermica, sono processi termochimici utilizzati per la conversione di biomasse a condizioni di temperatura e pressione relativamente basse, in presenza di acqua allo stato liquido in condizioni subcritiche, e permettono di decomporre materiale organico convertendolo in un solido carbonioso, il biocarbone (o hydrochar ? HC), e in una componente liquida. Hydrothermal treatments, such as for example thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization, are thermochemical processes used for the conversion of biomass at relatively low temperature and pressure conditions, in the presence of liquid water under subcritical conditions, and allow material to be decomposed organic by converting it into a carbonaceous solid, biocoal (or hydrochar ? HC), and into a liquid component.

Una delle maggiori problematiche presenti allo stato dell?arte attuale, riguarda l?eventuale eccessiva concentrazione di azoto, sotto forma di azoto ammoniacale, presente in detta componente liquida nel caso del trattamento di reflui ad alto contenuto di azoto come, ad esempio, i fanghi di depurazione o i reflui zootecnici e agro-industriali. Generalmente, se la concentrazione di azoto in tale componente liquida risulta essere troppo elevata (?4 g/L), ? necessario un successivo trattamento al fine di evitare e/o ridurre problematiche dal punto di vista ambientale che si potrebbero creare qualora l?azoto ammoniacale non venisse rimosso e/o recuperato in modo efficace. One of the major problems present in the current state of the art concerns the possible excessive concentration of nitrogen, in the form of ammoniacal nitrogen, present in said liquid component in the case of the treatment of wastewater with a high nitrogen content such as, for example, sludge treatment plants or livestock and agro-industrial waste. Generally, if the nitrogen concentration in this liquid component is too high (?4 g/L), ? subsequent treatment is necessary in order to avoid and/or reduce environmental problems that could arise if the ammoniacal nitrogen were not effectively removed and/or recovered.

Ad esempio, nel caso in cui detta componente liquida venisse ricircolata all?interno di un impianto di digestione anaerobica, l?elevato tenore di azoto risulterebbe essere tossico per i microorganismi ivi presenti inibendo pertanto i processi biologici. For example, if said liquid component were recirculated within an anaerobic digestion plant, the high nitrogen content would be toxic to the microorganisms present therein, thus inhibiting the biological processes.

Nel caso in cui, invece, detta componente liquida venisse utilizzata tal quale mediante il suo spandimento, ad esempio, in terreni agricoli, essa causerebbe un?eccessiva presenza di nutrienti (sovra-fertilizzazione) nei suoli e una contaminazione delle acque superficiali e/o delle acque sotterranee dovuta al dilavamento e/o all?infiltrazione nel sottosuolo. Questo avrebbe effetti negativi sull?intero ecosistema alterando gli equilibri naturali, senza contare gli effetti nocivi sulla salute umana. If, on the other hand, said liquid component were used as such by spreading it, for example, on agricultural land, it would cause an excessive presence of nutrients (over-fertilisation) in the soil and contamination of surface waters and/or of groundwater due to runoff and/or infiltration into the subsoil. This would have negative effects on the entire ecosystem by altering the natural balance, not to mention the harmful effects on human health.

Per questi motivi, sempre pi? sforzi sono stati posti in essere per mettere a disposizione sistemi efficaci di rimozione e/o recupero dell?azoto ammoniacale a seguito di trattamenti idrotermici di reflui ad elevato contenuto di azoto. For these reasons, more and more efforts have been made to provide effective systems for the removal and/or recovery of ammoniacal nitrogen following hydrothermal treatments of wastewater with a high nitrogen content.

Tra i vari processi attualmente impiegati, vi ? il trattamento biologico di nitrificazione/denitrificazione il quale richiede tuttavia consumi energetici elevati per l?ossigenazione (durante la nitrificazione) e una fonte esterna di carbonio per la denitrificazione a causa dell?elevato tenore di azoto presente. Among the various processes currently employed, there is the biological treatment of nitrification/denitrification which however requires high energy consumption for oxygenation (during nitrification) and an external source of carbon for denitrification due to the high nitrogen content present.

In alternativa alla nitrificazione/denitrificazione, negli ultimi anni, sono stati sviluppati processi biologici innovativi come il processo Anammox, ovvero un processo metabolico, caratteristico di alcune specie batteriche appartenenti al phylum Planctomycetes, che prevede l?ossidazione dell?ammoniaca in condizioni anossiche e che permette di ridurre i consumi energetici. La crescita di detti batteri per il processo Anammox ? tuttavia lenta (circa 11 giorni) e sono necessari tempi lunghi per l?avviamento del processo nonch? soluzioni impiantistiche che richiedono elevati tempi di ritenzione dei reflui trattati. As an alternative to nitrification/denitrification, in recent years, innovative biological processes have been developed such as the Anammox process, i.e. a metabolic process, characteristic of some bacterial species belonging to the phylum Planctomycetes, which involves the oxidation of ammonia in anoxic conditions and which allows you to reduce energy consumption. The growth of said bacteria for the Anammox process? however slow (about 11 days) and long times are needed for the start of the process as well as? plant engineering solutions that require high retention times of the treated wastewater.

Un?altra categoria di processi interessanti per la riduzione e/o il recupero dell?azoto, a seguito di trattamenti idrotermici di reflui ad elevato tenore di azoto, sono i processi basati su trattamenti chimico-fisici effettuati sulla componente liquida derivante dal trattamento idrotermico come, ad esempio, lo strippaggio in colonna. Another category of interesting processes for the reduction and/or recovery of nitrogen, following hydrothermal treatments of wastewater with a high nitrogen content, are the processes based on chemical-physical treatments carried out on the liquid component deriving from the hydrothermal treatment such as , for example, column stripping.

Durante un tale trattamento, la componente liquida derivante dal trattamento idrotermico, e precedentemente separata dalla componente solida, viene portata a pH e temperature elevate e viene fatta passare all?interno di una colonna di desorbimento con corpi di riempimento, che hanno la funzione di aumentare la superficie di contatto fra il liquido (in cui ? contenuto l?azoto sotto forma di ammoniaca idrata NH4<.>OH) e il gas (generalmente aria). I due fluidi in genere entrano in colonna in controcorrente: l?aria dal basso e il liquido dall?alto. Secondo questo schema, l?azoto ammoniacale viene fatto passare dal liquido (sotto forma di ammoniaca idrata NH4<.>OH) al gas (sotto forma di ammoniaca, NH3). Una tale tecnica di strippaggio, tuttavia, richiede una notevole complessit? impiantistica e perci? anche costi di investimento elevati. During such a treatment, the liquid component deriving from the hydrothermal treatment, and previously separated from the solid component, is brought to high pH and temperatures and is passed inside a desorption column with filling bodies, which have the function of increasing the contact surface between the liquid (in which nitrogen is contained in the form of hydrated ammonia NH4<.>OH) and the gas (generally air). The two fluids generally enter the column in counter-current: the air from below and the liquid from above. According to this scheme, ammonia nitrogen is passed from liquid (in the form of hydrated ammonia NH4<.>OH) to gas (in the form of ammonia, NH3). Such a stripping technique, however, requires considerable complexity. plant engineering and therefore? also high investment costs.

Inoltre, lo strippaggio prevede l?utilizzo di una considerevole quantit? di prodotti chimici per la regolazione del pH della componente liquida e una notevole quantit? di aria per favorire la rimozione dell?ammoniaca. Furthermore, the stripping involves the use of a considerable quantity? of chemicals for regulating the pH of the liquid component and a significant amount? of air to facilitate the removal of ammonia.

Un simile processo ? descritto ad esempio in KR2018025326, in cui dopo il trattamento di carbonizzazione idrotermica, viene effettuata una separazione solido-liquido e l?azoto ammoniacale viene recuperato trattando la fase liquida cos? separata mediante strippaggio dell?ammoniaca in un apposito reattore. Such a process? described for example in KR2018025326, in which after the hydrothermal carbonization treatment, a solid-liquid separation is carried out and the ammoniacal nitrogen is recovered by treating the liquid phase so? separated by stripping the ammonia in a special reactor.

WO2017055131 descrive invece il recupero di azoto mediante una distillazione sottovuoto della componente liquida derivante dal processo di carbonizzazione idrotermica e precedentemente separata dalla componente solida. WO2017055131 instead describes the recovery of nitrogen by means of a vacuum distillation of the liquid component deriving from the hydrothermal carbonization process and previously separated from the solid component.

Tuttavia, tutti questi sistemi prevedono necessariamente, a seguito del trattamento idrotermico, almeno un passaggio di separazione solidoliquido per isolare la componente liquida la quale viene poi trattata per rimuovere e/o recuperare l?azoto in essa presente. However, all these systems necessarily provide, following the hydrothermal treatment, at least one solid-liquid separation step to isolate the liquid component which is then treated to remove and/or recover the nitrogen present therein.

Appare pertanto chiaro come permanga nel settore la necessit? di trovare un sistema che permetta l?efficiente recupero di azoto ammoniacale direttamente dai reflui trattati e in continuo con il processo di trattamento idrotermico degli stessi, senza effettuare dei passaggi di separazione solido-liquido. It therefore appears clear how the need remains in the sector? to find a system that allows the efficient recovery of ammonia nitrogen directly from the treated wastewater and in continuous with the hydrothermal treatment process of the same, without carrying out solid-liquid separation steps.

La presente invenzione risolve le problematiche dell?arte nota, in particolare le problematiche relative ad un eccessivo impiego di sostanze chimiche potenzialmente dannose per l?ambiente e per gli operatori e le eccessive complicazioni impiantistiche richieste ad esempio da sistemi di strippaggio tradizionali o di distillazione sottovuoto, mettendo a disposizione un metodo e un relativo impianto che permettono l?efficace recupero dell?azoto ammoniacale direttamente dal reattore di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica, senza effettuare passaggi di separazione solido-liquido, e in continuo con il trattamento dei reflui all?interno di detto reattore. Il metodo e il relativo impianto secondo la presente invenzione permettono pertanto di recuperare l?azoto ammoniacale da reflui ad alto contenuto di azoto in tempi rapidi, senza la necessit? di complesse apparecchiature e con bassi costi di processo. Il metodo e il relativo impianto secondo la presente invenzione, inoltre, permettono di recuperare l?azoto ammoniacale, non in un ulteriore prodotto di scarto da dover smaltire, bruciare o ulteriormente lavorare, ma sotto forma di un sale di ammonio che ? direttamente utilizzabile a fini commerciali in svariati settori tecnologici, come ad esempio il settore dei fertilizzanti inorganici. The present invention solves the problems of the prior art, in particular the problems relating to an excessive use of chemical substances potentially harmful to the environment and to the operators and the excessive plant complications required for example by traditional stripping systems or vacuum distillation systems , providing a method and a related plant that allow the effective recovery of ammonia nitrogen directly from the thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization reactor, without carrying out solid-liquid separation steps, and in continuous with the treatment of the wastewater inside of said reactor. The method and related plant according to the present invention therefore make it possible to recover ammoniacal nitrogen from wastewater with a high nitrogen content quickly, without the need to of complex equipment and with low process costs. Furthermore, the method and the relative plant according to the present invention make it possible to recover the ammoniacal nitrogen, not in a further waste product to be disposed of, burned or further processed, but in the form of an ammonium salt which is directly usable for commercial purposes in various technological sectors, such as for example the inorganic fertilizer sector.

SOMMARIO DELL?INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

La presente invenzione ha per oggetto un metodo per il recupero in continuo di azoto ammoniacale da una corrente gassosa direttamente prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, detto metodo comprendente le fasi di: The present invention relates to a method for the continuous recovery of ammonia nitrogen from a gaseous stream directly produced by thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization of wastewater containing nitrogen, said method comprising the steps of:

(a) in un reattore chiuso, sottoporre reflui contenenti azoto ad un trattamento di idrolisi termica o di carbonizzazione idrotermica, detto trattamento comprendente la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C per un periodo di tempo compreso tra 0,5 e 8 ore, fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 2 e 50 bar in funzione di detta temperatura di processo; (a) in a closed reactor, subjecting wastewater containing nitrogen to a treatment of thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization, said treatment comprising the step of heating said wastewater to a process temperature ranging from 120 to 250°C for a period of time ranging between 0.5 and 8 hours, until an increase in the vapor pressure is recorded inside said reactor due to the development of a gaseous phase comprising water vapor and gaseous NH3, said vapor pressure being between 2 and 50 bar in operation of said process temperature;

(b) prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore; (b) continuously withdrawing said gaseous phase from the reactor of step (a) and conveying it to a condensation and separation phase, maintaining the pressure inside said reactor at a value between 0.2 and 2 bar above the said vapor pressure;

(c) condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di una gassosa comprendente NH3 gassosa; (c) condensing the water vapor contained within said gaseous phase at a temperature ranging from 5 to 90°C, until obtaining the separation of a liquid aqueous phase and a gaseous phase comprising gaseous NH3;

(d) recuperare l?azoto ammoniacale sottoforma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con un acido. (d) recovering the ammoniacal nitrogen in the form of an ammonium salt by reacting the gaseous NH3 separated in step (c) with an acid.

Preferibilmente, il metodo secondo la presente invenzione prevede che le fasi (c) e/o (d) siano fasi operanti in continuo con le fasi (a) e (b). Preferably, the method according to the present invention provides that phases (c) and/or (d) are phases operating continuously with phases (a) and (b).

Forma ulteriore oggetto della presente invenzione, un impianto preferibilmente operante secondo il metodo sopra descritto. Detto impianto comprende: A further object of the present invention is a plant preferably operating according to the method described above. This plant includes:

- un reattore (1) di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica, detto reattore essendo un reattore chiuso; - a reactor (1) of thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization, said reactor being a closed reactor;

- un condensatore (3) accoppiato con un separatore bifase (4); - a capacitor (3) coupled with a two-phase separator (4);

- una linea (1a) uscente da detto reattore (1) ed entrante in detto condensatore (3); - a line (1a) leaving said reactor (1) and entering said condenser (3);

- una linea (3a) uscente da detto condensatore (3) ed entrante in detto separatore bifase (4); - a line (3a) leaving said capacitor (3) and entering said two-phase separator (4);

- un serbatoio (6) comprendente un acido; - a tank (6) comprising an acid;

- una linea (4b) uscente da detto separatore bifase (4) ed entrante in detto serbatoio (6); - a line (4b) leaving said two-phase separator (4) and entering said tank (6);

- un dispositivo di regolazione (5) configurato per il controllo della pressione all?interno di detto reattore (1) detto dispositivo di regolazione essendo un dispositivo di regolazione (5a) posto sulla linea (3a), oppure un dispositivo di regolazione (5b) posto sulla linea (4b), in cui detto dispositivo di regolazione, in base al valore di pressione rilevato all?interno di detto reattore, varia il suo grado di apertura. - a regulating device (5) configured to control the pressure inside said reactor (1) said regulating device being a regulating device (5a) placed on the line (3a), or a regulating device (5b) placed on line (4b), in which said regulating device, on the basis of the pressure value detected inside said reactor, varies its degree of opening.

Preferibilmente, detto dispositivo di regolazione (5) ? una valvola di regolazione. Preferably, said adjustment device (5) ? a regulating valve.

Preferibilmente, detti reflui contenenti azoto sono scelti nel gruppo costituito da: fanghi di depurazione, reflui zootecnici, reflui agro-industriali percolati, frazioni organiche di rifiuti solidi urbani, digestati e una loro combinazione. Preferably, said nitrogen-containing wastewaters are selected from the group consisting of: purification sludge, zootechnical wastewater, percolated agro-industrial wastewater, organic fractions of municipal solid waste, digestates and a combination thereof.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

In Figura 1 ? mostrato un diagramma a blocchi raffigurante le componenti dell?impianto secondo una forma di realizzazione della presente invenzione in cui il dispositivo di regolazione ? una valvola di regolazione, in particolare una valvola di regolazione (5b) posta sulla linea (4b). In Figure 1 ? shown is a block diagram depicting the components of the system according to an embodiment of the present invention in which the regulating device is a regulating valve, in particular a regulating valve (5b) placed on the line (4b).

In Figura 2 ? mostrato un diagramma a blocchi raffigurante le componenti dell?impianto secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione in cui il dispositivo di regolazione ? una valvola di regolazione, in particolare una valvola di regolazione (5a) posta sulla linea (3a). In Figure 2 ? shown is a block diagram depicting the components of the system according to an alternative embodiment of the present invention in which the regulating device is a regulating valve, in particular a regulating valve (5a) placed on the line (3a).

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ai fini della presente invenzione, il termine ?trattamento idrotermico? si riferisce in generale al trattamento di idrolisi termica o al trattamento di carbonizzazione idrotermica. For the purposes of the present invention, the term ?hydrothermal treatment? generally refers to thermal hydrolysis treatment or hydrothermal carbonization treatment.

Ai fini della presente invenzione, i termini ?in collegamento? e ?in comunicazione? oppure ?collegato? e ?connesso?, sono utilizzati come sinonimi perfettamente interscambiabili. For purposes of the present invention, the terms ?linked? and ?in communication? or ?connected? and ?connected?, are used as perfectly interchangeable synonyms.

Per ?temperatura ambiente?, si intende, ai fini della presente invenzione, un valore di temperatura, misurato in condizioni di pressione atmosferica, compreso tra 5 e 40 ?C, preferibilmente tra 15 e 30 ?C, pi? preferibilmente tra 20 e 25 ?C. For the purposes of the present invention, by "ambient temperature" is meant a temperature value, measured under atmospheric pressure conditions, between 5 and 40 ?C, preferably between 15 and 30 ?C, plus preferably between 20 and 25 ?C.

Per ?pressione atmosferica? o ?pressione ambiente?, si intende, ai fini della presente invenzione, un valore di pressione nell?intorno ? 0,05 atm della pressione atmosferica normale o standard misurata alla latitudine di 45?, al livello del mare e ad una temperatura di 0 ?C su una superficie unitaria di 1 cm<2>, che corrisponde alla pressione di una colonnina di mercurio di 760 mm, ovvero corrispondente a 1 atm. For ?atmospheric pressure? or ?ambient pressure?, for the purposes of the present invention, is meant a pressure value around ? 0.05 atm of normal or standard atmospheric pressure measured at latitude 45?, at sea level and at a temperature of 0 ?C over a unit area of 1 cm<2>, which corresponds to the pressure of a column of mercury of 760 mm, or corresponding to 1 atm.

Ai fini della presente invenzione, per ?pressione di vapore? si intende la pressione esercitata dal vapore di una sostanza sulla fase condensata (solida o liquida) della stessa sostanza quando tali fasi sono in condizioni di equilibrio termodinamico tra loro all'interno di un sistema chiuso, cio? in condizioni di vapore saturo. For purposes of the present invention, for ?vapour pressure? it means the pressure exerted by the vapor of a substance on the condensed phase (solid or liquid) of the same substance when these phases are in conditions of thermodynamic equilibrium between them within a closed system, the cio? under saturated steam conditions.

Ai fini della presente invenzione, le espressioni ?soluzione acquosa di solfato di ammonio? e ?solfato di ammonio in soluzione acquosa? sono utilizzate in modo perfettamente interscambiabile. For the purposes of the present invention, the expressions ?aqueous solution of ammonium sulfate? and ?ammonium sulphate in aqueous solution? are used perfectly interchangeably.

Ai fini della presente invenzione, i termini ?corrente liquida? e ?fase liquida? cos? come i termini ?corrente gassosa? e ?fase gassosa" sono utilizzati, se non altrimenti specificato, come sinonimi perfettamente interscambiabili. Ai fini della presente invenzione, l?espressione ?azoto ammoniacale? si riferisce sia all?azoto sotto forma di ione ammonio NH4<+ >(quando in soluzione, ?N-NH4<+>?) che sotto forma di ammoniaca gassosa (NH3 gas). For the purposes of the present invention, the terms ?liquid stream? and ?liquid phase? what? such as the terms ?gas stream? and ?gas phase" are used, unless otherwise specified, as perfectly interchangeable synonyms. For the purposes of the present invention, the expression ?ammoniacal nitrogen? refers both to nitrogen in the form of ammonium ion NH4<+ >(when in solution , ?N-NH4<+>?) and in the form of gaseous ammonia (NH3 gas).

La presente invenzione ha per oggetto un metodo per il recupero, in continuo, di azoto ammoniacale dalla corrente gassosa direttamente prodotta dal trattamento idrotermico (idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica) di reflui ad alto contenuto di azoto. The present invention relates to a method for the continuous recovery of ammonia nitrogen from the gas stream directly produced by the hydrothermal treatment (thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization) of wastewater with a high nitrogen content.

Il metodo secondo la presente invenzione comprende le fasi di: The method according to the present invention comprises the steps of:

(a) in un reattore chiuso, sottoporre reflui contenenti azoto ad un trattamento di idrolisi termica o di carbonizzazione idrotermica, detto trattamento comprendente la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C per un periodo di tempo compreso tra 0,5 e 8 ore, fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 2 e 50 bar in funzione di detta temperatura di processo; (a) in a closed reactor, subjecting wastewater containing nitrogen to a treatment of thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization, said treatment comprising the step of heating said wastewater to a process temperature ranging from 120 to 250°C for a period of time ranging between 0.5 and 8 hours, until an increase in the vapor pressure is recorded inside said reactor due to the development of a gaseous phase comprising water vapor and gaseous NH3, said vapor pressure being between 2 and 50 bar in operation of said process temperature;

(b) prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore; (b) continuously withdrawing said gaseous phase from the reactor of step (a) and conveying it to a condensation and separation phase, maintaining the pressure inside said reactor at a value between 0.2 and 2 bar above the said vapor pressure;

(c) condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di una fase gassosa comprendente NH3 gassosa; (c) condensing the water vapor contained within said gaseous phase at a temperature ranging from 5 to 90°C, until obtaining the separation of a liquid aqueous phase and a gaseous phase comprising gaseous NH3;

(d) recuperare l?azoto ammoniacale sottoforma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con un acido. (d) recovering the ammoniacal nitrogen in the form of an ammonium salt by reacting the gaseous NH3 separated in step (c) with an acid.

Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, la fase (a) comprende la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo preferibilmente compresa tra 180 e 190 ?C e per un periodo di tempo preferibilmente compreso tra 0,5 e 2 ore fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 10 e 14 bar, in funzione di detta temperatura di processo. According to an embodiment of the invention, step (a) comprises the step of heating said wastewater to a process temperature preferably ranging from 180 to 190°C and for a period of time preferably ranging from 0.5 to 2 hours until registering an increase in the vapor pressure inside said reactor due to the development of a gaseous phase comprising water vapor and gaseous NH3, said vapor pressure being between 10 and 14 bar, as a function of said process temperature.

Preferibilmente detti reflui contenenti azoto sono scelti nel gruppo costituito da: fanghi di depurazione, reflui zootecnici, reflui agro-industriali, percolati, frazione organica di rifiuti solidi urbani, digestati o una loro combinazione. Preferably said nitrogen-containing wastewaters are selected from the group consisting of: purification sludges, livestock wastewaters, agro-industrial wastewaters, leachates, organic fraction of municipal solid wastes, digestates or a combination thereof.

Preferibilmente detti reflui sono reflui liquidi comprendenti una quantit? di acqua totale maggiore del 70% p/p, preferibilmente maggiore dell?80% p/p, preferibilmente maggiore dell?85% p/p, pi? preferibilmente compresa tra il 70 e il 90% p/p, ancora pi? preferibilmente compresa tra 85 e 90%p/p. Preferibilmente, il contenuto di azoto (sottoforma di ione ammonio N-NH4<+ >o di azoto organico) in detti reflui ? compreso tra 0,5 e 4 g/l, preferibilmente tra 1 e 2 g/l. Preferably said wastes are liquid wastes comprising a quantity of total water greater than 70% w/w, preferably greater than 80% w/w, preferably greater than 85% w/w, more? preferably between 70 and 90% p/p, even more? preferably between 85 and 90%w/w. Preferably, the nitrogen content (in the form of ammonium ion N-NH4<+ >or organic nitrogen) in said wastewater ? between 0.5 and 4 g/l, preferably between 1 and 2 g/l.

Preferibilmente, detta fase gassosa sviluppatasi, nella fase (a), a seguito delle reazioni di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica all?interno del reattore, pu? comprendere, oltre a vapore acqueo e NH3 gassosa anche altre tipologie di gas, come ad esempio CO2, in dipendenza della tipologia di reflui trattati. Preferably, said gaseous phase developed, in phase (a), following the thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization reactions inside the reactor, can include, in addition to water vapor and gaseous NH3, also other types of gas, such as CO2, depending on the type of wastewater treated.

Preferibilmente, detto trattamento di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica avviene in presenza di acqua, detta acqua essendo gi? compresa all?interno dei reflui contenenti azoto (reflui liquidi comprendenti una quantit? di acqua totale preferibilmente maggiore del 70% p/p preferibilmente maggiore dell?80% p/p, preferibilmente maggiore dell?85% p/p, pi? preferibilmente compresa tra il 70 e il 90% p/p, ancora pi? preferibilmente compresa tra 85 e 90%p/p) oppure essendo aggiunta ad essi nel caso in cui detti reflui presentino un contenuto di acqua inferiore al 70% p/p, preferibilmente inferiore all?80% p/p, pi? preferibilmente inferiore all?85% p/p fino al raggiungimento di una percentuale di acqua totale preferibilmente compresa tra 85 e 90% p/p. Preferably, said thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization treatment takes place in the presence of water, said water being already? included within the wastewater containing nitrogen (liquid waste comprising a total amount of water preferably greater than 70% w/w preferably greater than 80% w/w, preferably greater than 85% w/w, more preferably included between 70 and 90% w/w, still more preferably between 85 and 90% w/w) or being added to them in the event that said wastewaters have a water content lower than 70% w/w, preferably less than? 80% p / p, more? preferably lower than 85% w/w until reaching a total water percentage preferably between 85 and 90% w/w.

Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, la fase (b) ? una fase di prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore preferibilmente compreso tra 0,5 e 1,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore. Senza volersi legare ad una specifica teoria, la Richiedente ha trovato che, grazie alle specifiche condizioni di temperatura in cui detti reflui vengono trattati all?interno di detto reattore chiuso, al corrispondente aumento della pressione di vapore, e al mantenimento di una sovrapressione compresa tra 0,2 e 2,0 bar, preferibilmente compresa tra 0,5 e 1,0 bar al di sopra di detta pressione di vapore, ? possibile ottimizzare non solo il trattamento idrotermico dei reflui ma, in contemporanea e in modo continuo, effettuare anche un efficace recupero dell?azoto ammoniacale direttamente da detti reflui senza interrompere il trattamento idrotermico e/o sottoporre detti reflui a delle fasi di separazione solido-liquido e/o addizionare reagenti chimici. Il metodo secondo la presente invenzione permette pertanto vantaggiosamente di recuperare, in continuo, l?azoto ammoniacale direttamente dal reattore di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica (ovvero direttamente dai reflui), in tempi rapidi, senza la necessit? di complesse apparecchiature e con bassi costi di processo. Nel caso dei sistemi tradizionali, infatti, la necessit? di effettuare passaggi di separazione solido-liquido e/o di addizionare reagenti chimici direttamente ai reflui contenuti nel reattore oppure alla componente liquida separata, aumenta notevolmente la complessit? delle operazioni nonch? il costo/impatto ambientale in termini di quantit? impiegata di reagenti chimici addizionali. According to one embodiment of the invention, step (b) is a step of continuously withdrawing said gaseous phase from the reactor of step (a) and conveying it to a condensation and separation step, maintaining the pressure inside said reactor at a value preferably between 0.5 and 1.0 bar per above the above vapor pressure. Without wishing to be bound to a specific theory, the Applicant has found that, thanks to the specific temperature conditions in which said wastewater is treated inside said closed reactor, to the corresponding increase in vapor pressure, and to the maintenance of an overpressure between 0.2 and 2.0 bar, preferably between 0.5 and 1.0 bar above said vapor pressure, ? possible to optimize not only the hydrothermal treatment of wastewater but, simultaneously and continuously, also carry out an effective recovery of ammonia nitrogen directly from said wastewater without interrupting the hydrothermal treatment and/or subjecting said wastewater to solid-liquid separation phases and/or add chemical reagents. The method according to the present invention therefore advantageously allows ammonia nitrogen to be recovered continuously directly from the thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization reactor (or directly from the wastewater), quickly, without the need to of complex equipment and with low process costs. In the case of traditional systems, in fact, the need? to carry out solid-liquid separation steps and/or to add chemical reagents directly to the wastewater contained in the reactor or to the separated liquid component, greatly increases the complexity? of the operations as well as the cost/environmental impact in terms of quantity? use of additional chemical reagents.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la fase (c) ? una fase di condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, preferibilmente compresa tra 20 e 60 ?C fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di NH3 gassosa. Preferibilmente, detta fase (c) ? effettuata mediante un condensatore accoppiato con un separatore bifase. According to a preferred embodiment, step (c) ? a step of condensing the water vapor contained within said gaseous phase at a temperature comprised between 5 and 90°C, preferably between 20 and 60°C until obtaining the separation of a liquid aqueous phase and gaseous NH3. Preferably, said phase (c) ? effected by means of a capacitor coupled with a two-phase separator.

Pi? preferibilmente, durante detta fase (c), la pressione di vapore all?interno di detto condensatore e di detto separatore bifase ? compresa tra 2 e 50 bar, preferibilmente tra 10 e 14 bar. Pi? preferably, during said phase (c), the vapor pressure inside said condenser and said two-phase separator ? between 2 and 50 bar, preferably between 10 and 14 bar.

Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, l?acido impiegato nella fase (d) ? scelto nel gruppo costituito da: acido solforico, acido cloridrico o acido nitrico. According to an embodiment of the present invention, the acid used in step (d) is selected from the group consisting of: sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la fase (d) del metodo secondo la presente invenzione ? una fase di recuperare l?azoto ammoniacale sotto forma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con una soluzione acquosa di detto acido. Preferibilmente, detta soluzione acquosa di un acido ? pertanto scelta nel gruppo costituito da: una soluzione acquosa di acido solforico, una soluzione acquosa di acido cloridrico o una soluzione acquosa di acido nitrico. According to a preferred embodiment, step (d) of the method according to the present invention ? a step of recovering the ammoniacal nitrogen in the form of an ammonium salt by reacting the gaseous NH3 separated in step (c) with an aqueous solution of said acid. Preferably, said aqueous solution of an acid ? therefore selected from the group consisting of: an aqueous solution of sulfuric acid, an aqueous solution of hydrochloric acid or an aqueous solution of nitric acid.

Preferibilmente l?acido impiegato nella fase (d) ? acido solforico, pi? preferibilmente una soluzione acquosa di acido solforico satura di solfato di ammonio. Preferably the acid used in step (d) is sulfuric acid, pi? preferably an aqueous solution of sulfuric acid saturated with ammonium sulphate.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, la fase (d) del metodo secondo la presente invenzione, ? effettuata facendo gorgogliare l?NH3 gassosa separato nella fase (c) all?interno di detta soluzione acquosa di detto acido. Preferibilmente, secondo tale forma di realizzazione, detta soluzione acquosa di detto acido ? mantenuta ad una temperatura compresa tra 10 e 30 ?C, preferibilmente tra 20 e 25 ?C al fine di evitare un eventuale eccessivo surriscaldamento dovuto alle reazioni di neutralizzazione esotermiche tra l?ammoniaca e detta soluzione acquosa di detto acido. According to a particularly preferred embodiment, step (d) of the method according to the present invention is carried out by bubbling the gaseous NH3 separated in step (c) into said aqueous solution of said acid. Preferably, according to this embodiment, said aqueous solution of said acid ? maintained at a temperature comprised between 10 and 30°C, preferably between 20 and 25°C in order to avoid any excessive overheating due to the exothermic neutralization reactions between the ammonia and said aqueous solution of said acid.

Secondo le forme di realizzazione sopra descritte, l?azoto ammoniacale ? pertanto recuperato sotto forma di un sale di ammonio, preferibilmente scelto nel gruppo costituito da: solfato di ammonio, cloruro di ammonio o nitrato di ammonio. According to the embodiments described above, the ammonia nitrogen ? therefore recovered in the form of an ammonium salt, preferably selected from the group consisting of: ammonium sulphate, ammonium chloride or ammonium nitrate.

Preferibilmente, l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di un sale di ammonio cristallino, preferibilmente sottoforma di un sale di ammonio monocristallino; detto sale di ammonio essendo scelto nel gruppo costituito da: solfato di ammonio, cloruro di ammonio o nitrato di ammonio. Secondo una forma di realizzazione preferita dell?invenzione, quando l?acido impiegato nella fase (d) ? una soluzione acquosa di acido solforico satura di solfato di ammonio, l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di un sale di solfato di ammonio monocristallino. Preferably, the ammoniacal nitrogen ? recovered in the form of a crystalline ammonium salt, preferably in the form of a monocrystalline ammonium salt; said ammonium salt being selected from the group consisting of: ammonium sulphate, ammonium chloride or ammonium nitrate. According to a preferred embodiment of the invention, when the acid used in step (d) is an aqueous solution of sulfuric acid saturated with ammonium sulphate, ammoniacal nitrogen ? recovered in the form of a monocrystalline ammonium sulfate salt.

Preferibilmente l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di una soluzione di un sale di ammonio, preferibilmente scelta nel gruppo costituito da: una soluzione di solfato di ammonio, una soluzione di cloruro di ammonio o una soluzione di nitrato di ammonio. Detto sale di ammonio o detta soluzione di un sale di ammonio sono pertanto ottenuti a seguito della reazione tra l?NH3 gassosa separata nella fase (c) e detto acido o detta soluzione acquosa di un acido. Preferably l? ammoniacal nitrogen ? recovered in the form of an ammonium salt solution, preferably selected from the group consisting of: an ammonium sulphate solution, an ammonium chloride solution or an ammonium nitrate solution. Said ammonium salt or said solution of an ammonium salt are therefore obtained following the reaction between the gaseous NH3 separated in step (c) and said acid or said aqueous solution of an acid.

Il metodo secondo la presente invenzione permette pertanto di recuperare l?azoto ammoniacale direttamente da reflui ad alto contenuto di azoto, ottenendo, non un ulteriore prodotto di scarto da dover smaltire, bruciare o ulteriormente trattare, bens? un sale di ammonio (o una soluzione di un sale di ammonio) che ? direttamente utilizzabile a fini commerciali in svariati settori tecnologici, come ad esempio il settore dei fertilizzanti inorganici. The method according to the present invention therefore allows ammoniacal nitrogen to be recovered directly from wastewater with a high nitrogen content, obtaining, not a further waste product to be disposed of, burned or further treated, but an ammonium salt (or a solution of an ammonium salt) that ? directly usable for commercial purposes in various technological sectors, such as for example the inorganic fertilizer sector.

Secondo una forma di realizzazione, il metodo secondo la presente invenzione comprende una fase (c?) di controllare il pH della fase acquosa liquida separata nella fase (c) e, nel caso in cui detto pH sia > 8, riscaldare detta fase acquosa liquida fino ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolta in detta fase acquosa liquida separata. According to an embodiment, the method according to the present invention comprises a step (c?) of controlling the pH of the liquid aqueous phase separated in step (c) and, in case said pH is > 8, heating said liquid aqueous phase up to a temperature between 60 and 90°C obtaining a further separation of gaseous NH3 possibly dissolved in said separated liquid aqueous phase.

Secondo una forma di realizzazione alternativa, il metodo secondo la presente invenzione comprende una fase (c1) (alternativa alla fase (c?)) di mantenere la fase acquosa liquida separata nella fase (c) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C e aggiungere una base fino a registrare un pH di detta fase acquosa liquida maggiore di 8, preferibilmente compreso tra 8 e 12 ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolta in detta fase acquosa liquida separata. According to an alternative embodiment, the method according to the present invention comprises a step (c1) (alternative to step (c?)) of maintaining the liquid aqueous phase separated in step (c) at a temperature between 60 and 90°C and adding a base until a pH of said liquid aqueous phase is greater than 8, preferably between 8 and 12, obtaining a further separation of gaseous NH3 possibly dissolved in said separated liquid aqueous phase.

Preferibilmente, la fase acquosa liquida ottenuta a seguito della fase (c), oppure a seguito della fase (c)+(c?) o (c)+(c1), comprende un contenuto di azoto compreso tra 0,2 e 7,0 g/l, preferibilmente inferiore a 0,5 g/l. Preferably, the liquid aqueous phase obtained following step (c), or following step (c)+(c?) or (c)+(c1), comprises a nitrogen content between 0.2 and 7, 0 g/l, preferably less than 0.5 g/l.

Secondo una forma di realizzazione preferita, il metodo secondo la presente invenzione ? caratterizzato dal fatto che le fasi (c), (c?), (c1) e/o (d) come sopra descritte sono fasi operanti in continuo con le fasi (a) e (b). Questo permette vantaggiosamente di effettuare il recupero dell?azoto ammoniacale in continuo con il trattamento di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica senza interrompere un tale processo di trattamento dei reflui. In altre parole, il metodo secondo la presente invenzione permette di recuperare l?azoto ammoniacale direttamente dai reflui da trattare senza alcun trattamento aggiuntivo come, ad esempio, una regolazione del pH di detti reflui prima, durante o dopo il trattamento idrotermico oppure una separazione solido-liquido post trattamento idrotermico. According to a preferred embodiment, the method according to the present invention ? characterized in that steps (c), (c?), (c1) and/or (d) as described above are steps operating continuously with steps (a) and (b). This advantageously allows the recovery of ammoniacal nitrogen to be carried out continuously with the treatment of thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization without interrupting such a wastewater treatment process. In other words, the method according to the present invention allows ammonia nitrogen to be recovered directly from the wastewater to be treated without any additional treatment such as, for example, a pH adjustment of said wastewater before, during or after the hydrothermal treatment or a solid separation - liquid after hydrothermal treatment.

Forma un ulteriore oggetto della presente invenzione un impianto per il recupero in continuo di azoto ammoniacale da una corrente direttamente gassosa prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, preferibilmente operante secondo il metodo sopra descritto. A further object of the present invention is a plant for the continuous recovery of ammoniacal nitrogen from a directly gaseous stream produced by thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization of wastewater containing nitrogen, preferably operating according to the method described above.

Con riferimento alla Figura 1 e alla Figura 2, l?impianto secondo la presente invenzione comprende: With reference to Figure 1 and Figure 2, the plant according to the present invention comprises:

- un reattore (1) di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica adatto ad accogliere detti reflui contenenti azoto e ad operare ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C e ad una pressione di vapore, in funzione di detta temperatura di processo, compresa tra 2 e 50 bar; detto reattore (1) essendo un reattore chiuso; - a thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization reactor (1) suitable for receiving said wastewater containing nitrogen and for operating at a process temperature between 120 and 250°C and at a vapor pressure, as a function of said process temperature, between between 2 and 50 bars; said reactor (1) being a closed reactor;

- un condensatore (3) accoppiato con un separatore bifase (4); - a capacitor (3) coupled with a two-phase separator (4);

- una linea (1a) uscente da detto reattore (1) ed entrante in detto condensatore (3) per il trasporto di detta corrente gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa; - a line (1a) leaving said reactor (1) and entering said condenser (3) for transporting said gaseous stream comprising water vapor and gaseous NH3;

- una linea (3a) uscente da detto condensatore (3) ed entrante in detto separatore bifase (4); - a line (3a) leaving said capacitor (3) and entering said two-phase separator (4);

- un serbatoio (6) comprendente un acido per il recupero dell?azoto ammoniacale sotto forma di un sale di ammonio; - a tank (6) comprising an acid for the recovery of the ammoniacal nitrogen in the form of an ammonium salt;

- una linea (4b) uscente da detto separatore bifase (4) ed entrante in detto serbatoio (6) per il trasporto dell?NH3 gassosa separata in detto separatore bifase (4); - a line (4b) leaving said two-phase separator (4) and entering said tank (6) for transporting the gaseous NH3 separated into said two-phase separator (4);

- un dispositivo di regolazione (5) configurato per il controllo della pressione all?interno di detto reattore (1) detto dispositivo di regolazione essendo un dispositivo di regolazione (5a) posto sulla linea (3a) (Figura 2), oppure un dispositivo di regolazione (5b) posto sulla linea (4b) (Figura 1), in cui detto dispositivo di regolazione, in base al valore di pressione rilevato all?interno di detto reattore, varia il suo grado di apertura cos? da mantenere una pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore. Secondo una forma di realizzazione preferita dell?invenzione, detto dispositivo di regolazione (5, 5a e 5b) ? una valvola di regolazione. - a regulating device (5) configured to control the pressure inside said reactor (1) said regulating device being a regulating device (5a) placed on the line (3a) (Figure 2), or a regulating device regulation (5b) placed on the line (4b) (Figure 1), in which said regulation device, on the basis of the pressure value detected inside said reactor, varies its degree of opening so? to maintain a pressure inside said reactor at a value between 0.2 and 2.0 bar above the aforementioned vapor pressure. According to a preferred embodiment of the invention, said adjustment device (5, 5a and 5b) ? a regulating valve.

Secondo una forma di realizzazione, l?impianto secondo la presente invenzione, comprende anche un sistema di riscaldamento (2) collegato a detto reattore (1). According to one embodiment, the plant according to the present invention also comprises a heating system (2) connected to said reactor (1).

Preferibilmente, detto sistema di riscaldamento ? scelto nel gruppo costituito da: una camicia riscaldante, un sistema di insufflaggio di vapore acqueo, o una loro combinazione. Preferably, said heating system ? selected from the group consisting of: a heating jacket, a steam blowing system, or a combination thereof.

Preferibilmente detto condensatore (3) e detto separatore bifase (4) si trovano ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, preferibilmente compresa tra 20 e 60 ?C. Preferibilmente, la pressione di vapore all?interno di detto condensatore (3) e di detto separatore bifase (4) ? compresa tra 2 e 50 bar, preferibilmente tra 10 e 14 bar. Preferably said condenser (3) and said two-phase separator (4) are at a temperature between 5 and 90°C, preferably between 20 and 60°C. Preferably, the vapor pressure inside said condenser (3) and said two-phase separator (4) is? between 2 and 50 bar, preferably between 10 and 14 bar.

Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, detto dispositivo di regolazione, preferibilmente detta valvola di regolazione, (5) varia il suo grado di apertura cos? da mantenere una pressione all?interno di detto reattore ad un valore preferibilmente compreso tra 0,5 e 1,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore. According to an embodiment of the invention, said regulating device, preferably said regulating valve, (5) varies its opening degree as follows: to maintain a pressure inside said reactor at a value preferably comprised between 0.5 and 1.0 bar above the aforementioned vapor pressure.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, l?impianto secondo la presente invenzione comprende un serbatoio di stoccaggio (7), accoppiato a detto separatore bifase (4) per raccogliere la fase acquosa liquida derivante dalla condensazione del vapore acqueo separato dall?NH3 gassosa. According to a particularly preferred embodiment, the plant according to the present invention comprises a storage tank (7), coupled to said two-phase separator (4) to collect the liquid aqueous phase deriving from the condensation of the water vapor separated from the gaseous NH3.

Preferibilmente detto serbatoio di stoccaggio (7) si trova in condizioni di pressione e temperatura ambiente. Preferably said storage tank (7) is in ambient pressure and temperature conditions.

Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, detto separatore bifase (4) comprende un sistema di riscaldamento (8) e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di riscaldamento essendo azionato e regolato per riscaldare detto separatore bifase (4) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C sulla base dell?aumento di detto pH della corrente liquida al di sopra di 8. Secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, detto separatore bifase (4) ? collegato ad un sistema di dosaggio di una base e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di dosaggio essendo azionato e regolato per ottenere la regolazione di detto pH fino ad un valore compreso tra 8 e 9. Secondo tale forma di realizzazione, detto separatore bifase (4) comprende anche un sistema di riscaldamento (8) che permette di mantenere la temperatura di detto separatore bifase (4) ad un valore compreso tra 60 e 90 ?C. According to an embodiment of the present invention, said two-phase separator (4) comprises a heating system (8) and said storage tank (7) comprises a system for detecting the pH of the liquid stream collected inside said storage tank , said heating system being operated and regulated to heat said two-phase separator (4) to a temperature comprised between 60 and 90°C on the basis of the increase of said pH of the liquid stream above 8. According to an alternative embodiment of the present invention, said two-phase separator (4) ? connected to a dosing system of a base and said storage tank (7) comprises a system for detecting the pH of the liquid stream collected inside said storage tank, said dosing system being operated and regulated to obtain regulation of said pH up to a value between 8 and 9. According to this embodiment, said two-phase separator (4) also comprises a heating system (8) which allows to maintain the temperature of said two-phase separator (4) at a value between between 60 and 90 ?C.

Preferibilmente detta base ? scelta nel gruppo costituito da: NaOH e KOH. Preferibilmente, detto sistema di riscaldamento (8), secondo le forme di realizzazioni precedenti, ? scelto nel gruppo costituito da: camicia riscaldante e insufflaggio di vapore o una loro combinazione. Preferably said base ? chosen from the group consisting of: NaOH and KOH. Preferably, said heating system (8), according to the previous embodiments, is selected from the group consisting of: heating jacket and steam blowing or a combination thereof.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, detto serbatoio (6) comprende un acido scelto nel gruppo costituito da: acido solforico, acido cloridrico o acido nitrico. According to a particularly preferred embodiment, said tank (6) comprises an acid selected from the group consisting of: sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, detto serbatoio (6) comprende una soluzione acquosa di detto acido. According to a particularly preferred embodiment, said tank (6) comprises an aqueous solution of said acid.

Preferibilmente, detto serbatoio (6) comprende acido solforico, pi? preferibilmente una soluzione acquosa di acido solforico satura in solfato di ammonio. Preferably, said tank (6) comprises sulfuric acid, plus? preferably an aqueous solution of sulfuric acid saturated in ammonium sulphate.

Preferibilmente, detto serbatoio (6) comprende anche un sistema di raffreddamento e una valvola di sicurezza la cui apertura ? azionata e regolata sulla base dell?(eventuale) aumento di pressione rilevato all?interno di detto serbatoio (6). Preferably, said tank (6) also comprises a cooling system and a safety valve whose opening ? activated and regulated on the basis of the (possible) increase in pressure detected inside said tank (6).

Preferibilmente detto sistema di raffreddamento permette vantaggiosamente di mantenere detto serbatoio (6) ad una temperatura compresa tra 10 e 30 ?C, preferibilmente tra 20 e 25 ?C al fine di evitare un eventuale eccessivo surriscaldamento dovuto alle reazioni di neutralizzazione esotermiche tra l?NH3 gassosa e l?acido, preferibilmente la soluzione acquosa di un acido, compreso all?interno di detto serbatoio. Analogamente, detta valvola di sicurezza permette vantaggiosamente di evitare un eccessivo aumento della pressione all?interno di detto serbatoio a seguito di dette reazioni di neutralizzazione. Preferably said cooling system advantageously allows to keep said tank (6) at a temperature between 10 and 30 ?C, preferably between 20 and 25 ?C in order to avoid any excessive overheating due to the exothermic neutralization reactions between the NH3 gaseous and the acid, preferably the aqueous solution of an acid, included inside said tank. Similarly, said safety valve advantageously makes it possible to avoid an excessive increase in pressure inside said tank as a result of said neutralization reactions.

Secondo una forma di realizzazione preferita, l?azoto ammoniacale ? quindi recuperato, mediante l?impianto della presente invenzione, sottoforma di un sale di ammonio, preferibilmente scelto nel gruppo costituito da: solfato di ammonio, cloruro di ammonio o nitrato di ammonio. Preferibilmente l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di una soluzione di un sale di ammonio, preferibilmente scelta nel gruppo costituito da: una soluzione di solfato di ammonio, una soluzione di cloruro di ammonio o una soluzione di nitrato di ammonio. According to a preferred embodiment, the ammonia nitrogen ? then recovered, by means of the plant of the present invention, in the form of an ammonium salt, preferably selected from the group consisting of: ammonium sulphate, ammonium chloride or ammonium nitrate. Preferably l? ammoniacal nitrogen ? recovered in the form of an ammonium salt solution, preferably selected from the group consisting of: an ammonium sulphate solution, an ammonium chloride solution or an ammonium nitrate solution.

Preferibilmente, la concentrazione di ioni ammonio in detta soluzione di un sale di ammonio ? compresa tra 2 e 15 g/l, preferibilmente tra 6 e 10 g/l. Vantaggiosamente, l?impianto secondo la presente invenzione permette pertanto di recuperare l?azoto ammoniacale direttamente da reflui ad alto contenuto di azoto, ottenendo, non un ulteriore prodotto di scarto da dover smaltire, bruciare o ulteriormente lavorare, bens? un sale di ammonio (o una soluzione di un sale di ammonio) che ? direttamente utilizzabile a fini commerciali in svariati settori tecnologici, come ad esempio il settore dei fertilizzanti inorganici. Preferably, the concentration of ammonium ions in said solution of an ammonium salt is between 2 and 15 g/l, preferably between 6 and 10 g/l. Advantageously, the plant according to the present invention therefore makes it possible to recover ammoniacal nitrogen directly from wastewater with a high nitrogen content, obtaining, not a further waste product to be disposed of, burned or further processed, but an ammonium salt (or a solution of an ammonium salt) that ? directly usable for commercial purposes in various technological sectors, such as for example the inorganic fertilizer sector.

ESEMPI EXAMPLES

Esempio 1 Example 1

Il test ? stato condotto in un impianto che tratta in continuo circa una tonnellata/ora di refluo ad alto contenuto di azoto (fango di depurazione) con una concentrazione di azoto ammoniacale di circa 0,9 g/l. La prova di carbonizzazione ? stata condotta utilizzando un reattore con volume di un metro cubo riscaldato tramite camicia ad olio diatermico. La prova ? stata condotta ad una temperatura di circa 190 ?C, un?ora di tempo di residenza ad una pressione di circa 13 bar. Durante la prova ? stata impostata la pressione di sfiato della valvola di regolazione a circa 13,5 bar, quindi circa 1 bar al di sopra della tensione di vapore dell?acqua a quella temperatura. Un eccesso di pressione superiore alla pressione fissata nella valvola di regolazione permette la fuoriuscita dei vapori formatisi nel reattore prima nello scambiatore 3 e poi nel separatore 4, entrambi mantenuti ad una pressione di circa 13-13,5 bar. Il separatore 4 ? dotato di un sistema di riscaldamento per mantenere la frazione condensata a circa 45 ?C. La frazione gassosa contenente l?ammoniaca fluisce nel serbatoio 6 contenente l?agente acido, mantenuto ad una temperatura di circa 20 ?C e ad una pressione di 1 bar. A queste condizioni, facendo flussare circa 3000 litri di refluo sono stati recuperati in continuo circa 30 litri di soluzione acquosa contenente 3,9 g/l di azoto ammoniacale e circa 14,6 kg di solfato di ammonio microcristallino ottenuto facendo gorgogliare il gas in una soluzione acquosa di acido solforico satura di solfato d?ammonio. The test ? carried out in a plant that continuously treats about one ton/hour of wastewater with a high nitrogen content (sewage sludge) with an ammonia nitrogen concentration of about 0.9 g/l. Carbonization test? was carried out using a reactor with a volume of one cubic meter heated by means of a diathermic oil jacket. Proof ? was carried out at a temperature of about 190 ?C, one hour of residence time at a pressure of about 13 bar. During the test? The relief pressure of the regulating valve has been set at approximately 13.5 bar, i.e. approximately 1 bar above the vapor pressure of water at that temperature. An excess pressure higher than the pressure set in the regulating valve allows the vapors formed in the reactor, first in the exchanger 3 and then in the separator 4, to escape, both maintained at a pressure of about 13-13.5 bar. The separator 4 ? equipped with a heating system to keep the condensed fraction at about 45 ?C. The gaseous fraction containing the ammonia flows into the tank 6 containing the acid agent, maintained at a temperature of about 20°C and at a pressure of 1 bar. Under these conditions, by making about 3000 liters of waste water flow, about 30 liters of aqueous solution containing 3.9 g/l of ammonia nitrogen and about 14.6 kg of microcrystalline ammonium sulphate were recovered continuously, obtained by bubbling the gas in a aqueous solution of sulfuric acid saturated with ammonium sulphate.

Esempio 2 Example 2

Un secondo test condotto utilizzando l?impianto e le condizioni di processo del primo esempio, con un fango con circa 0,9 g/l di azoto ammoniacale. I vapori evacuati dal processo continuo, sono stati fatti raffreddare nello scambiatore 3 e poi in parte nel separatore 4 che ? stato mantenuto alla temperatura di 90 ?C. In questo caso la concentrazione di azoto ammoniacale nella frazione liquida ? stata di 0,46 g/l, anzich? 3,90 g/l ottenuti a 45 ?C. I vapori sono stati fatti poi fluire all?interno di un serbatoio contenente 100 litri di una soluzione acquosa di acido solforico 1/10 vol/vol, ottenendo una soluzione di solfato di ammonio alla concentrazione di 150 g/l. A second test conducted using the plant and process conditions of the first example, with a sludge with approximately 0.9 g/l of ammoniacal nitrogen. The vapors evacuated from the continuous process were cooled in the exchanger 3 and then partially in the separator 4 which? been maintained at a temperature of 90 ?C. In this case, the concentration of ammoniacal nitrogen in the liquid fraction? was 0.46 g/l, instead? 3.90 g/l obtained at 45 ?C. The vapors were then made to flow inside a tank containing 100 liters of an aqueous solution of sulfuric acid 1/10 vol/vol, obtaining an ammonium sulphate solution at a concentration of 150 g/l.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il recupero in continuo di azoto ammoniacale da una corrente gassosa direttamente prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, detto metodo comprendente le fasi di:1. Method for the continuous recovery of ammoniacal nitrogen from a gaseous stream directly produced by thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization of wastewater containing nitrogen, said method comprising the steps of: (a) in un reattore chiuso, sottoporre reflui contenenti azoto ad un trattamento di idrolisi termica o di carbonizzazione idrotermica, detto trattamento comprendente la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C per un periodo di tempo compreso tra 0,5 e 8 ore, fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 2 e 50 bar in funzione di detta temperatura di processo;(a) in a closed reactor, subjecting wastewater containing nitrogen to a treatment of thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization, said treatment comprising the step of heating said wastewater to a process temperature ranging from 120 to 250°C for a period of time ranging between 0.5 and 8 hours, until an increase in the vapor pressure is recorded inside said reactor due to the development of a gaseous phase comprising water vapor and gaseous NH3, said vapor pressure being between 2 and 50 bar in operation of said process temperature; (b) prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore;(b) continuously withdrawing said gaseous phase from the reactor of step (a) and conveying it to a condensation and separation phase, maintaining the pressure inside said reactor at a value between 0.2 and 2.0 bar above above the above vapor pressure; (c) condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di una fase gassosa comprendente NH3 gassosa;(c) condensing the water vapor contained within said gaseous phase at a temperature ranging from 5 to 90°C, until obtaining the separation of a liquid aqueous phase and a gaseous phase comprising gaseous NH3; (d) recuperare l?azoto ammoniacale sottoforma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con un acido.(d) recovering the ammoniacal nitrogen in the form of an ammonium salt by reacting the gaseous NH3 separated in step (c) with an acid. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 comprendente una fase (c?) di controllare il pH della fase acquosa liquida separata nella fase (c) e, nel caso in cui detto pH sia > 8, riscaldare detta fase acquosa liquida fino ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolta in detta fase acquosa liquida separata. The method according to claim 1 comprising a step (c?) of controlling the pH of the liquid aqueous phase separated in step (c) and, in the case wherein said pH is > 8, heating said liquid aqueous phase up to a temperature between between 60 and 90°C obtaining a further separation of gaseous NH3 possibly dissolved in said separated liquid aqueous phase. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente una fase (c1) di mantenere la fase acquosa liquida separata nella fase (c) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C e aggiungere una base fino a registrare un pH di detta fase acquosa liquida maggiore di 8, preferibilmente compreso tra 8 e 12 ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolto in detta fase acquosa liquida separata.The method according to claim 1, comprising a step (c1) of maintaining the liquid aqueous phase separated in step (c) at a temperature ranging from 60 to 90°C and adding a base until a pH of said liquid aqueous phase is registered greater than 8, preferably between 8 and 12, obtaining a further separation of gaseous NH3 possibly dissolved in said separated liquid aqueous phase. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette fasi (c), (c?), (c1) e/o (d) sono fasi operanti in continuo con le fasi (a) e (b).4. Method according to any one of the preceding claims, wherein said phases (c), (c2), (c1) and/or (d) are phases operating continuously with phases (a) and (b). 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti reflui contenenti azoto sono scelti nel gruppo costituito da: fanghi di depurazione, reflui zootecnici, reflui agro-industriali, percolati, frazioni organiche di rifiuti solidi urbani, digestati e una loro combinazione.5. Method according to any one of the preceding claims wherein said nitrogen-containing wastewaters are selected from the group consisting of: sewage sludge, livestock wastewater, agro-industrial wastewater, leachates, organic fractions of municipal solid waste, digestates and a combination thereof. 6. Impianto per il recupero in continuo di azoto ammoniacale direttamente da una corrente gassosa prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, detto impianto comprendente:6. Plant for the continuous recovery of ammoniacal nitrogen directly from a gaseous stream produced by thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization of wastewater containing nitrogen, said plant comprising: - un reattore (1) di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica adatto ad accogliere detti reflui contenenti azoto e ad operare ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C e ad una pressione di vapore, in funzione di detta temperatura di processo, compresa tra 2 e 50 bar; detto reattore (1) essendo un reattore chiuso;- a thermal hydrolysis or hydrothermal carbonization reactor (1) suitable for receiving said wastewater containing nitrogen and for operating at a process temperature between 120 and 250°C and at a vapor pressure, as a function of said process temperature, between between 2 and 50 bars; said reactor (1) being a closed reactor; - un condensatore (3) accoppiato con un separatore bifase (4);- a capacitor (3) coupled with a two-phase separator (4); - una linea (1a) uscente da detto reattore (1) ed entrante in detto condensatore (3) per il trasporto di detta corrente gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa;- a line (1a) leaving said reactor (1) and entering said condenser (3) for transporting said gaseous stream comprising water vapor and gaseous NH3; - una linea (3a) uscente da detto condensatore (3) ed entrante in detto separatore bifase (4);- a line (3a) leaving said capacitor (3) and entering said two-phase separator (4); - un serbatoio (6) comprendente un acido per il recupero dell?azoto ammoniacale sotto forma di un sale di ammonio;- a tank (6) comprising an acid for the recovery of the ammoniacal nitrogen in the form of an ammonium salt; - una linea (4b) uscente da detto separatore bifase (4) ed entrante in detto serbatoio (6) per il trasporto dell?NH3 gassosa separato in detto separatore bifase (4);- a line (4b) leaving said two-phase separator (4) and entering said tank (6) for transporting the gaseous NH3 separated into said two-phase separator (4); - un dispositivo di regolazione (5) configurato per il controllo della pressione all?interno di detto reattore (1) detto dispositivo di regolazione essendo un dispositivo di regolazione (5a) posto sulla linea (3a), oppure un dispositivo di regolazione (5b) posto sulla linea (4b), in cui detto dispositivo di regolazione, in base al valore di pressione rilevato all?interno di detto reattore, varia il suo grado di apertura cos? da mantenere una pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore; detto dispositivo di regolazione essendo preferibilmente una valvola di regolazione.- a regulating device (5) configured to control the pressure inside said reactor (1) said regulating device being a regulating device (5a) placed on the line (3a), or a regulating device (5b) placed on line (4b), in which said regulating device, on the basis of the pressure value detected inside said reactor, varies its degree of opening so? to maintain a pressure inside said reactor at a value comprised between 0.2 and 2.0 bar above said vapor pressure; said regulating device being preferably a regulating valve. 7. Impianto secondo la rivendicazione 6 in cui detto serbatoio (6) comprende un sistema di raffreddamento e una valvola di sicurezza la cui apertura ? azionata e regolata sulla base dell?aumento di pressione rilevata all?interno di detto serbatoio (6).7. Plant according to claim 6 wherein said tank (6) comprises a cooling system and a safety valve whose opening ? operated and regulated on the basis of the pressure increase detected inside said tank (6). 8. Impianto secondo la rivendicazione 6 o 7 comprendente un serbatoio di stoccaggio (7), accoppiato a detto separatore bifase (4) per raccogliere il vapore acqueo separato dall?NH3 gassosa e condensato in una fase acquosa liquida.8. Plant according to claim 6 or 7 comprising a storage tank (7), coupled to said two-phase separator (4) for collecting the water vapor separated from the gaseous NH3 and condensed in a liquid aqueous phase. 9. Impianto secondo la rivendicazione 8 in cui detto separatore bifase (4) comprende un sistema di riscaldamento (8) ad esso collegato e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di riscaldamento essendo azionato e regolato per riscaldare detto separatore bifase (4) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C sulla base dell?aumento di detto pH della corrente liquida al di sopra di 8.9. Plant according to claim 8 wherein said two-phase separator (4) comprises a heating system (8) connected thereto and said storage tank (7) comprises a system for detecting the pH of the liquid stream collected inside said storage tank, said heating system being operated and regulated to heat said two-phase separator (4) to a temperature between 60 and 90°C based on the increase of said pH of the liquid stream above 8. 10. Impianto secondo la rivendicazione 8 in cui detto separatore bifase (4) ? collegato ad un sistema di dosaggio di una base e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di dosaggio essendo azionato e regolato per ottenere la regolazione di detto pH fino ad un valore maggiore di 8, preferibilmente compreso tra 8 e 12, detto separatore bifase (4) comprendente un sistema di riscaldamento (8) ad esso collegato; detto sistema di riscaldamento essendo azionato e regolato per riscaldare detto separatore bifase (4) e mantenerlo ad una temperatura compresa 60 e 90 ?C. 10. Plant according to claim 8 wherein said two-phase separator (4) is connected to a dosing system of a base and said storage tank (7) comprises a system for detecting the pH of the liquid stream collected inside said storage tank, said dosing system being operated and regulated to obtain regulation of said pH up to a value greater than 8, preferably between 8 and 12, said two-phase separator (4) comprising a heating system (8) connected thereto; said heating system being operated and regulated to heat said two-phase separator (4) and keep it at a temperature between 60 and 90°C.
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