ITBO20130705A1 - Impianto e metodo per il trattamento di reflui organici e la produzione di un fertilizzante - Google Patents

Description

Impianto e metodo per il trattamento di reflui organici e la produzione di un fertilizzante

L’invenzione concerne impianti e processi per il trattamento dei reflui organici inquinati e per la produzione di fertilizzanti per l’agricoltura. In particolare, l’invenzione concerne un impianto e un metodo per estrarre soluzioni di ammoniaca e di fosfati da sostanze organiche fluide inquinate derivanti da rifiuti, scarti, decomposizioni, digestati, percolati, ecc. e per produrre un fertilizzante binario a lento rilascio, in particolare struvite.

È noto il progressivo aumento della concentrazione di ammoniaca e di fosforo nelle acque reflue, o reflui, dovuto principalmente all'uso crescente delle concimazioni azotate in agricoltura e all’uso massiccio di sequestranti o chelanti della durezza delle acque. Questo aumento della concentrazione ha un grande impatto sull’inquinamento ambientale e sulla gestione delle risorse minerarie e chimiche.

Specifiche misure sono state adottate per ridurre le quantità di azoto organico (fertilizzanti azotati) da distribuire sui terreni agricoli e per controllare e diminuire la quantità di fosfati aggiunti ai detersivi.

Per il trattamento di reflui organici di varia natura (digestati, percolati, acque reflue industriali, rifiuti agro-industriali, ecc.) sono note differenti soluzioni che ne consentono lo smaltimento e la depurazione gestendo i volumi occupati, gli odori ed i gas serra prodotti e limitando i rischi di inquinamento delle acque.

Alcuni processi consentono di recuperare dai reflui organici materia previlegiata, in particolare azoto e fosforo. Il fosforo in particolare è un elemento prezioso giacché le riserve mondiali tenderanno all'esaurimento nei prossimi decenni con stime che prevedono il completo esaurimento entro i prossimi cento anni.

Sono noti processi convenzionali di rimozione dei fosfati applicati al trattamento delle acque reflue che si basano sulla precipitazione del fosfato con calcio o sali di ferro o mediante fissazione in fanghi attivi. Questi processi hanno l’inconveniente di generare enormi quantità di acque ricche di fanghi che devono essere smaltite a costi elevati. Per ridurre i costi di smaltimento, i fanghi sono spesso disidratati meccanicamente prima dello smaltimento. Tuttavia, anche dopo la disidratazione il contenuto di acqua dei fanghi è ancora elevato, pari al 60% - 85% ed una parte cospicua dei costi di smaltimento deriva dalla gestione dell’acqua residua. A causa dell’alto contenuto di acqua e della bassa qualità dei fanghi, il recupero ed il riutilizzo del fosfato con questi processi non è una soluzione economicamente interessante.

Inoltre, il funzionamento delle apparecchiature di disidratazione meccanica è spesso problematico e l'esigenza di spazio per realizzare i processi di precipitazione del fosfato è relativamente elevato a causa delle diverse fasi del processo eseguite in serie (coagulazione, flocculazione, separazione acqua/fango, disidratazione dei fanghi).

Sono noti altresì processi per estrarre azoto dai reflui organici. Processi fisico-chimici permettono di estrarre l’azoto mediante separazione meccanica con membrane attraverso processi di microfiltrazione, osmosi, elettrolisi, strippaggio. Trattamenti di tipo biologico prevedono la rimozione dell’azoto tramite processi di nitrificazione-denitrificazione, ossidazione arrestata dei nitriti o processi combinati. Tali metodi sono tuttavia molto complessi e costosi e spesso consentono di ottenere un prodotto finale utilizzabile solo come ammendante.

In generale, le tecnologie note ed utilizzate per catturare e recuperare l’ammoniaca o azoto dai reflui organici presentano tutte l'inconveniente di richiedere elevati costi di investimento e di gestione per unità di massa di ammoniaca separata, soprattutto quando queste tecnologie sono utilizzate per trattare reflui organici esausti a bassa concentrazione di ammoniaca. In particolare, sono richiesti impianti complessi e costosi sia come apparecchiature sia come gestione. Essi richiedono notevoli quantità di energia per estrarre l’ammoniaca, notevoli quantità di reagenti per agire sul pH ed ottenere più agevolmente lo strippaggio, notevoli quantità di prodotti chimici per riportare in normalità il pH dopo l’estrazione dell’ammoniaca. Inoltre, i residui dei reagenti processati escono dagli impianti “non stabilizzati” cioè sostanzialmente con parametri anomali per lo scarico e richiedono quindi ulteriori trattamenti di bonifica. Considerando poi la produzione di concimi in cui l’ammoniaca è legata ad un radicale acido significa ottenere un concime fisiologicamente acido in grado di influire negativamente sulla fertilità del terreno in quanto dopo l’asportazione da parte delle colture dell’azoto rimane nel terreno il radicale acido (HCl, H2SO4, ecc.) che blocca i minerali potassici e calcici portando ad un impoverimento della fertilità oltre ad influire negativamente sulla flora microbica del terreno.

I fertilizzanti complessi utilizzati in agricoltura contengono almeno due dei principi attivi fondamentali: azoto, fosforo, potassio. I fertilizzanti contenenti due di tali principi sono detti binari.

I fertilizzanti complessi contenenti ammoniaca (o azoto ammoniacale) si ottengono generalmente attraverso diversi processi di produzione:

- per reazione diretta tra componenti primari quando si dispone dei due elementi base;

- per trattamento ammoniacale di superfosfati per eliminare le fosforiti da superfici fosfatiche;

- per miscelazione di fertilizzanti semplici.

E’ noto che dal punto di vista della produttività, i fosfati ammonici presentano una considerevole flessibilità, poiché si possono utilizzare diversi tipi di materie prime, ad esempio e preferibilmente ammoniaca anidra ed acido fosforico puro, concentrato per la produzione di fosfato biammonico cristallino, che può essere utilizzato da solo o in miscela con altri fertilizzanti.

Questi processi di produzione pur consolidati nel tempo richiedono costosi accorgimenti per ridurre al minimo le perdite di ammoniaca, perdite che si hanno generalmente quando si opera in condizioni tali da avere un’elevata tensione di vapore di ammoniaca NH3sopra le soluzioni, o quando si provoca la parziale decomposizione dei prodotti formati, in particolare la produzione di fosfato biammonico e le soluzioni contenenti elevati rapporti NH3/H3PO4. La struvite o magnesio ammonio fosfato esaidrato (NH4)MgPO4·6(H2O), detta anche MAP (Magnesium Ammonium Phosphate) è un minerale fosfatico che cristallizza e precipita facilmente da una soluzione acquosa e costituisce un problema importante, indesiderato e molto conosciuto negli impianti di trattamento delle acque reflue, nei quali forma incrostazioni nelle tubature e nei macchinari ausiliari (pompe ed aeratori).

Processi per la precipitazione forzata della struvite sono stati sviluppati negli anni per risolvere questo problema.

Sono noti altresì processi per l’eliminazione dei fosfati dalle acque urbane mediante elettrolisi con elettrodi di magnesio ottenendo la precipitazione di struvite.

In tempi recenti, numerose ricerche sono state svolte per valutare la possibilità di utilizzare la struvite come fertilizzante, come ammendante o per integrare altre sostanze fertilizzanti. L’uso della struvite come concime è favorito dal fatto che essa è una sostanza molto poco solubile e che tende quindi a rilasciare lentamente i nutrienti (fosforo, azoto ammoniacale). Sono noto tecniche per la produzione di struvite in forma di cristalli a partire da una soluzione contenente ammoniaca e fosfati. La struvite in forma cristallina ha tuttavia caratteristiche di impiego limitate in quanto è igroscopica e presenta una netta tendenza all'impaccamento. I cristalli hanno dimensioni comprese tra 1 e 3 mm.

Queste tecniche presentano, inoltre, una serie di ulteriori inconvenienti.

Gli impianti noti hanno generalmente un basso rendimento di produzione e sono soggetti a perdite in uscita dell’ammonica e dei fosfati contenuti nella soluzione, perdite che devono essere gestite e controllate. Risulta inoltre complesso e difficile controllare il processo di cristallizzazione ed in particolare intervenire sui tempi di cristallizzazione e sul tempo di ritenzione della soluzione all’interno dei reattori di cristallizzazione. Il contenuto di solidi presente nella soluzione contenente l’ammoniaca ed i fosfati impedisce o quanto meno rallenta il processo di precipitazione dell’azoto. I processi noti non permettono infine di recuperare totalmente la struvite prodotta e portano alla formazione di cristalli di piccole dimensioni difficile da separare e da essiccare.

Uno scopo della presente invenzione è migliorare gli impianti e i metodi noti per trattare reflui organici e per produrre fertilizzanti per l’agricoltura.

Un altro scopo è realizzare un impianto e un metodo che permettano di trattare reflui organici inquinati con elevato rendimento ed efficienza pressoché eliminando l’azoto ammoniacale ed i fosfati contenuti in questi ultimi.

Un ulteriore scopo è realizzare un metodo ed un impianto che consentano di estrarre dai reflui organici soluzioni di ammoniaca e fosforo con le quali produrre un fertilizzante solido a lento rilascio per agricoltura, in particolare struvite, in forma di cristalli e floculi di grandi dimensioni facili da essiccare, separare ed utilizzare.

In un primo aspetto dell’invenzione è previsto un impianto per trattare reflui organici contenenti azoto ammoniacale e fosfati e per produrre un fertilizzante per agricoltura secondo la rivendicazione 1.

In un secondo aspetto dell’invenzione è previsto un metodo per trattare reflui organici contenenti azoto ammoniacale e fosfati e per produrre un fertilizzante per agricoltura secondo la rivendicazione 12.

L’invenzione potrà essere meglio compresa e attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

- la figura 1 è una vista schematica dell’impianto dell’invenzione per il trattamento di reflui organici e la produzione di struvite;

- la figura 2 è una vista in dettaglio di reattori di cristallizzazione e coagulazione dell’impianto di figura 1;

- la figura 3 è una vista schematica di un reattore foto-elettrochimico dell’impianto di figura 1.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, è illustrato un impianto 1 secondo l’invenzione disposto per trattare reflui organici contenenti ammoniaca e fosfati, in particolare sostanze derivanti da rifiuti, scarti, decomposizioni, ad esempio digestati o percolati, e per produrre nello stesso tempo struvite come fertilizzante o concime binario a lento rilascio.

L’impianto 1 comprende una vasca di raccolta o accumulo 2 di detti reflui organici R di adeguate dimensioni e primi mezzi di separazione solido/liquido 3 atti ad estrarre dai reflui organici R prelevati dalla vasca di raccolta 2 una frazione solida organica F così da ottenere un liquido refluo L contenente azoto ammoniacale (NH

4) e fosfati (HPO 2-4), in forma di gruppi puri o di loro sali (preferibilmente cloruri).

I primi mezzi di separazione 3 comprendono, ad esempio, un apparato di stacciatura e filtrazione tangenziale in grado di trattenere e separare dal liquido refluo particelle con dimensioni superiori a 250�m.

Da notare che la fase di separazione solido/liquido eseguita dai primi mezzi di separazione 3 porta a notevoli cambiamenti nella composizione biochimica dei reflui organici R, in particolare si ha una riduzione del COD (Chemical Oxygen Demand) e un aumento in percentuale dell'ammoniaca ed una riduzione del fosforo.

L’impianto 1 comprende un primo reattore 4 elettroforetico in cui è immesso il liquido refluo L proveniente dai primi mezzi di separazione 3. Tale liquido refluo L è sottoposto a processo di elettroforesi, ossia sottoposto ad un campo elettrico che genera la separazione dei cationi dagli anioni con creazione di un primo flusso concentrato di una soluzione di ammoniaca S1, un secondo flusso concentrato di soluzione di fosfati S2 ed un terzo flusso di una sospensione organica S3 sostanzialmente priva di sali.

Più precisamente, il primo reattore 4 comprende un primo serbatoio 40 di forma cilindrica alle cui due estremità sono collocati un rispettivo anodo 41, realizzato in platino, ed un rispettivo catodo 42, realizzato in grafite, alimentati da una corrente elettrica continua così da generare un campo elettrico cui è sottoposto il liquido refluo L che subisce così l’elettroforesi con la migrazione al catodo 41 del flusso ricco di azoto ammoniacale NH4+ e all’anodo 42 il flusso ricco di fosfati HPO42- . Due membrane ioniche favoriscono il processo di separazione e l’uscita dei due flussi carichi di ammoniaca e fosfati.

L’elettroforesi è un fenomeno elettrocinetico molto simile all'elettrolisi, in cui in un fluido le particelle elettricamente cariche migrano per effetto del campo elettrico applicato e generato da una coppia di elettrodi. Le particelle si spostano verso il catodo se hanno carica positiva e verso l'anodo se hanno carica negativa. Nel primo reattore 4 gli ioni NH4+ si spostano verso il catodo 41 generandosi così il primo flusso di soluzione di ammoniaca S1, mentre gli ioni HPO4<2->si spostano verso l’anodo 42 generando così il secondo flusso di soluzione di fosfati S2.

Il biogas che viene liberato dai fenomeni di elettroforesi dal liquido refluo L viene eliminato mediante processo di strippaggio di tipo noto.

L’impianto comprende un secondo reattore 5 di cristallizzazione e coagulazione in cui sono immesse la soluzione di ammoniaca S1 e la soluzione di fosfati S2 provenienti dal primo reattore 4 ed una soluzione aggiuntiva S4 contenente magnesio, in un predefinito rapporto stechiometrico ed in cui le soluzioni S1, S2, S4 sono miscelate immettendo aria per formare una prima soluzione intermedia S5, in modo da ottenere cristalli e floculi di struvite ST ed una prima soluzione depurata S6.

Il rapporto stechiometrico tra le tre soluzioni (N:P:Mg) è compreso tra un valore minimo pari a 1:1:1 (in peso in kg il rapporto è 1: 2,2 : 1.7) ed un valore massimo pari a 1:1,5:1,5 per un recupero dell’ammoniaca in una percentuale compresa tra il 90 e il 95-98%.

La soluzione aggiuntiva S4 contiene uno tra cloruro di magnesio (MgC12), idrossido di magnesio (Mg(OH)2), ossido di magnesio (MgO) e bittern, che è il residuo ottenuto dall'acqua di mare dopo l'estrazione del cloruro di sodio.

Dalla miscelazione delle tre soluzioni (NH4Cl; Na2HPO4; MgCl2.6H2O) con immissione dell’aria si ottiene una reazione chimica che porta alla cristallizzazione e coagulazione/granulazione di struvite e la seguente sedimentazione in cristalli e coaguli in grado di coinvolgere l’ammoniaca presente nella soluzione, riducendola di oltre il 90 % oltre a recuperare circa il 90 % del fosforo presente.

È previsto un terzo reattore 6 di cristallizzazione e coagulazione alimentato con la prima soluzione depurata S6 proveniente dal secondo reattore 5 ed in cui è immessa una soluzione di idrossido di sodio (NaOH) S9. La prima soluzione depurata S6 e la soluzione idrossido di sodio S9 sono miscelate con aria a formare una seconda miscela intermedia S7 da cui si ottiene la precipitazione per cristallizzazione e coagulazione di ulteriore residua struvite ST ed una seconda soluzione depurata S8, in particolare contenente tracce di ammoniaca.

L’impianto 1 comprende un quarto reattore 7 foto-elettrochimico alimentato con la seconda soluzione depurata S8 prelevata dal terzo reattore 6 in cui, tramite un processo fotoelettrochimico, di seguito descritto più dettagliatamente, viene estratto dalla seconda soluzione depurata S8 sostanzialmente tutto l’azoto, in forma ammoniacale, nitrica e nitrosa e viene inoltre ottenuto un effluente liquido depurato S10.

L’impianto 1 comprende altresì un primo serbatoio 11 ed un secondo serbatoio 12 per ricevere e contenere rispettivamente la soluzione di ammoniaca (NH4) e la soluzione di fosfati (Na2POH4) in uscita dal primo reattore 4 e per alimentare il secondo reattore 5. Un terzo serbatoio 13 è previsto per contenere la soluzione aggiuntiva S4 di cloruro o idrossido di magnesio con cui alimentare il secondo reattore 5.

Mezzi di erogazione 14 associati a ciascun serbatoio provvedono ad erogare in modo controllato le soluzioni S1, S2, S4 nel secondo reattore 5, secondo il rapporto stechiometrico richiesto dalle condizioni operative.

L’impianto comprende mezzi di estrazione 8, 9 associati al secondo reattore 5 e al terzo reattore 6 e disposti per prelevare la struvite ST cristallizzata e coagulata dal secondo reattore 5 e dal terzo reattore 6, secondi mezzi di separazione 15 liquido/solido per separare dalla struvite ST estratta dai reattori 5, 6 un liquido residuo LR e mezzi di essiccamento 16 per essiccare la struvite ST.

I mezzi di estrazione comprendono, in particolare, un primo idroestrattore 8 associato al secondo reattore 5 ed un secondo idroestrattore 9 associato al secondo reattore 6 che provvedono a recuperare i cristalli ed i coaguli di struvite ST che si raccolgono in rispettive zone di sedimentazione 52, 62 dei reattori 5, 6 ed inviarli ai secondi mezzi di separazione solido/liquido 15.

I secondi mezzi di separazione 15 comprendono, ad esempio, un filtro a tamburo o rotostaccio con maglie preferibilmente di 250 �m. Il liquido residuo LR recuperato dalla separazione della struvite ST viene inviato nuovamente in ricircolo al secondo reattore 5.

Il quarto reattore 7 è alimentato altresì con la sospensione organica S3 prelevata dal primo reattore 4.

Con particolare riferimento alla figura 2, il secondo reattore 5 ed il terzo reattore 6 comprendono rispettivi mezzi di immissione di aria 17, 18 interposti tra una zona di reazione 51, 61 (cristallizzazione e coagulazione), con forma e volume atti a garantire un idoneo tempo di ritenzione (HTR) ed in cui avviene la cristallizzazione e la coagulazione o floculazione della struvite ST, ed una zona di sedimentazione o accumulo 52, 62 in cui si raccoglie la struvite precipitata, rispettivamente a partire dalla prima soluzione intermedia S5 e dalla seconda soluzione intermedia S7.

Il secondo reattore 5 e il terzo reattore 6 comprendono rispettivi serbatoi 50, 60 aventi forma atta a garantire un ricircolo del letto fluido che si genera al loro interno e rispetti mezzi di raccolta a sfioro, del tipo con canaletta dal profilo Thompson per la raccolta dalla sommità dei reattori dei fluidi privati della struvite (prima soluzione depurata S6 e seconda soluzione depurata S8). In particolare, i reattori 5, 6 devono avere un’altezza tale da garantire una velocità ascensionale di 0,50 m/h del flusso di liquido e la precipitazione e quindi il raggiungimento da parte di tutti i cristalli e coaguli di struvite del fondo dei reattori.

Rispettivi mezzi di scambio termico 19, 20 sono disposti in corrispondenza di zone centrali di miscelazione 52, 62 dei reattori 5, 6 per regolare una temperatura rispettivamente della prima soluzione intermedia S5 e della seconda soluzione intermedia S7 e per agevolare il processo di cristallizzazione e di coagulazione della struvite, come meglio descritto nel seguito della descrizione.

Il secondo reattore 5 ed il terzo reattore 6 sono inoltre provvisti di rispettivi mezzi per rilevare la temperatura della soluzione, mezzi per misurare e regolare una portata in ingresso delle soluzioni e mezzi di rilevazione e controllo del pH della prima soluzione intermedia S5 e della seconda soluzione intermedia S7.

Il secondo reattore 5 comprende un secondo serbatoio esterno 50 di forma cilindrica con fondo rastremato a cono ed un sistema per immettere dalla sommità il flusso di soluzione di ammoniaca S1 e radialmente, in corrispondenza di una rispettiva zona di reazione o coagulazione 51 la soluzione di fosfati S2 e la soluzione di magnesio S4. Le soluzioni sono immesse all’interno del reattore ad una temperatura controllata di 45 – 50 °C, preferibilmente di 50°C.

Il secondo reattore 5 comprende primi mezzi di scambio termico 19 comprendenti un primo scambiatore a fascio tubiero aperto alle due estremità e di forma cilindrica, posto coassialmente all’interno del serbatoio esterno 50.

All’interno del fascio tubiero dello scambiatore di calore 19 viene fatta passare fluido caldo, ad esempio acqua calda, per regolare la temperatura della prima soluzione intermedia S5. Un termostato regola il flusso di acqua calda per controllare in modo preciso la temperatura di processo.

Il primo scambiatore 19 definisce al suo interno una zona di miscelazione 53 e, in cooperazione con il serbatoio esterno 50, una zona di ricircolo 54 avente forma di corona circolare.

Nel funzionamento si crea un flusso discendente di liquido all’interno del primo scambiatore 19 attraverso la zona di miscelazione 53 ed un flusso ascendente di liquido parzialmente privato della struvite prodotta e privato anche dei reagenti nella corona circolare o zona di ricircolo 54 che consente l’ingrossamento dei cristalli e granuli di struvite.

Per regolare il pH della prima soluzione intermedia S5 e ottenere una perfetta miscelazione di quest’ultima viene insufflata aria tramite primi mezzi di immissione di aria 17 comprendenti un diffusore a micro-bolle alimentato da un compressore 30. L’immissione di aria è regolata da un torbidimetro e da un misuratore di pH, di tipo noto e non illustrati nelle figure. Il misuratore di pH è collocato nella zona di reazione 51, mentre il torbidimetro è installato nella zona di sedimentazione 52. Dalla lettura di questi due strumenti è possibile intervenire regolando la portata ed il dosaggio delle soluzioni S1, S2, S4 tra loro reagenti per ottenere un corretto processo di precipitazione della struvite con il massimo di rendimento.

Il flusso ascendente di liquido parzialmente privato dalla struvite (prima soluzione depurata S6) è raccolto sulla sommità del secondo reattore 5 in una canaletta con profilo Thompson e da qui prelevato ed inviato al terzo reattore 6 di cristallizzazione in cui avviene la precipitazione della quota residua di struvite.

Il terzo reattore 6 è sostanzialmente identico al secondo reattore 5 e comprende un terzo serbatoio 60 esterno di forma cilindrica con fondo rastremato a cono ed un rispettivo sistema per immettere dalla sua sommità all’interno del terzo serbatoio 60 il flusso della prima soluzione depurata S6 e per immettere in corrispondenza di una rispettiva zona di reazione o coagulazione 61 la soluzione di idrossido di sodio S9. Le due soluzioni S6, S9 sono miscelate immettendo aria per formare la seconda miscela intermedia S7.

Il terzo reattore 6 comprende secondi mezzi di scambio termico 20 comprendenti un secondo scambiatore a fascio tubiero aperto alle due estremità e di forma cilindrica, posto coassialmente all’interno del secondo serbatoio esterno 60. All’interno del fascio tubiero dei secondi mezzi di scambio termico 20 viene fatta passare fluido caldo, in particolare acqua calda, per regolare la temperatura della seconda soluzione intermedia S6 all’interno del secondo reattore 6. Un termostato regola il flusso di acqua calda per controllare in modo preciso la temperatura di processo.

Il secondo scambiatore 20 definisce al suo interno una rispettiva zona di miscelazione 63 e, in cooperazione con il secondo serbatoio esterno 60, una rispettiva zona di ricircolo 64 avente forma di corona circolare.

Anche in questo caso nel funzionamento si crea un flusso discendente di liquido all’interno del secondo scambiatore 20 attraverso la rispettiva zona di miscelazione 63 ed un flusso ascendente del liquido privato della struvite prodotta nella rispettiva zona di ricircolo 64 che consente l’ingrossamento dei cristalli e granuli di struvite.

Secondi mezzi di immissione di aria 18 comprendenti un rispettivo diffusore a micro-bolle alimentato dal compressore 19 sono previsti per regolare il pH della seconda soluzione intermedia S7 e ottenere una perfetta miscelazione. L’immissione di aria è regolata da un rispettivo torbidimetro e da un rispettivo misuratore di pH. Dalla lettura di questi due strumenti è possibile intervenire regolando la portata ed il dosaggio della prima soluzione depurata S8 e della soluzione di idrossido di sodio per ottenere un corretto processo di precipitazione della struvite con il massimo di rendimento. In particolare, viene regolata la quantità di soluzione di idrossido di sodio in modo da avere un pH pari a 11 e 12, in particolare 12.

Il flusso ascendente di liquido privato dalla struvite (seconda soluzione depurata S8) è raccolto sulla sommità del terzo reattore 6 in una rispettiva canaletta con profilo Thompson e da qui prelevato ed inviato al quarto reattore 7 di foto-elettrolisi.

Con particolare riferimento alla figura 3, il quarto reattore 7 di foto-elettrolisi comprende un rispettivo serbatoio 71 provvisto di un rispettivo anodo 22, in particolare in platino, ed un rispettivo catodo 23, in particolare in grafite, alimentati in corrente continua da mezzi di alimentazione 24, in particolare con intensità di corrente compresa tra 0,3 A e 1,9A, e mezzi di emissione di luce ultravioletta 25 interposti tra l’anodo 22 ed il catodo 23.

I mezzi di emissione di luce ultravioletta 25 comprendono una o più lampade a luce ultravioletta, ad esempio tre, disposte affiancate tra anodo 22 e catodo 23 del quarto reattore 7.

Mezzi di movimentazione comprendenti una prima pompa 26 ed una seconda pompa 27, ad esempio di tipo peristaltico, permettono rispettivamente di alimentare il quarto reattore 7 con le soluzioni S3, S8 e per ricircolare queste ultime in modo da garantire un adeguato tempo di ritenzione. L’intensità della corrente elettrica con cui sono alimentati anodo e catodo è regolata da opportuni mezzi di controllo in funzione del pH iniziale.

La temperatura all’interno del quarto reattore 7 è controllata fra 25 e 45 °C, preferibilmente 40 °C. A tale scopo il quarto reattore 7 comprende un cappotto od un’intercapedine esterna 28 all’interno della quale viene ricircolata fluido, ad esempio acqua, a temperatura controllata.

La presenza di cloro e sodio nella soluzione all’interno del quarto reattore 7 favoriscono l’evoluzione chimica del processo secondo le seguenti formule:

2Cl- = Cl2+ 2e-Cl2+ H2O = HOCl HCl

2 NH4+ 3HOCl = N2+ 5H+ 3Cl- 3H2O

L’azione dei fotoni prodotti dalle lampade a luce ultravioletta 25 con la loro carica elettrica influenzano ed interagiscono con gli ioni presenti per la rottura della molecola dell’ammoniaca.

Nel processo si ha sostanzialmente la rottura della molecola di NH4con l’ottenimento di azoto e idrogeno, l’azoto si libera mentre l’idrogeno reagisce con gli ossidrili OH formando acqua. Il processo è favorito dalla presenza di cloruri che per effetto elettrochimico si trasformano in ipoclorito, composto fortemente ossidante ed in grado di fornire gli ossidrili per la produzione di acqua

Prove condotte dal richiedente hanno mostrato che il quarto reattore 7 foto-elettrolitico ha ottime capacità di demolizione dell’ammoniaca a diverse concentrazioni comprese fra 600 e 1400 mg/litro di NH4-NL-1 , con un tempo di ritenzione HTR compreso fra 10 e 150 minuti, intensità di corrente variabile fra 0,3 e 1,9 A ed un pH iniziale compreso fra 3 e 9.

Le prove condotte hanno evidenziato le seguenti prestazioni:

Tabella 1

Concentrazione iniziale in mg/l 600 800 1000 1200 1400

di NH4-NL-1

HTR in minuti 10 45 80 115 150

Intensità della corrente A 0,3 0,7 1,1 1,5 1,9

pH iniziale 3 4,5 6 7,5 9

Con i parametri riportati in tabella 1, dopo il trattamento non sono rilevabili ammonio (NH4-N) nitrati (NO3-N), nitriti ( NO2-N), essendo quindi possibile ottenere la totale eliminazione di qualsiasi traccia di azoto dalla soluzione.

Il quarto reattore 7 utilizza infatti i fotoni prodotti dalle lampade 25con la loro carica elettrica per coadiuvare ed interagire con la molecola dell’ammoniaca favorendo la rottura molecolare e lo sviluppo di idrogeno e azoto.

In uscita dal quarto reattore 7 dopo il processo di foto-elettrolisi si ottiene un effluente liquido depurato S10 avente un ridotto potere inquinante.

Da notare che i reflui organici iniziali R possono avere un elevato potere inquinante pari a circa 13.000 mg/l di COD, che dopo separazione solido/liquido nei primi mezzi di separazione 3 si abbassa a 8.500 mg/l di COD per ridursi a 3.500 dopo precipitazione lenta della struvite nel secondo e nel terzo reattore di cristallizzazione e coagulazione.

Il quarto reattore 7 permette di quindi di eseguire sulla soluzione depurata S8, in uscita dai reattori 5, 6 dopo la precipitazione della struvite, un processo di finitura biologica del tipo “a fanghi attivi” con nitrificazione e denitrificazione della quota residua di ammoniaca, ma in condizione assai più affidabili e con costi assai più contenuti che nei casi di rimozione dell'ammoniaca per via fisica (strippaggio) o per via biologica ( nitro – denitro diretto).

Il funzionamento dell’impianto prevede il prelievo dei reflui organici R dalla vasca di raccolta e l’estrazione da essi mediante i primi mezzi di separazione solido/liquido 3 di una frazione solida organica F e di un liquido refluo L contenente ammoniaca (NH4+) e fosfati (HPO42-), in forma di gruppi puri o di loro sali (preferibilmente cloruri).

Il liquido refluo è inviato al primo reattore 4 elettroforetico dove è sottoposto a processo di elettroforesi, ossia sottoposto ad un campo elettrico che determina la separazione dei cationi dagli anioni con creazione di un primo flusso concentrato di una soluzione di ammoniaca S1, un secondo flusso concentrato di soluzione di fosfati S2 ed un terzo flusso di soluzione sospensione organica S3 sostanzialmente priva di sali.

Le soluzioni di ammoniaca S1 e di fosfati S2 sono inviate ai rispettivi serbatoi di accumulo 11, 12 e da qui al secondo reattore 5 unitamente ad una soluzione contenente magnesio e prelevata da un terzo serbatoio 13.

Il secondo reattore 5 di cristallizzazione e coagulazione viene alimentato dall’alto con il flusso di soluzione di ammoniaca S1 con pH 5 che viene convogliato verso la zona di reazione 51 in cui viene immessa la soluzione di fosfati S2 e la soluzione contenente magnesio S4. Il flusso di soluzione di ammoniaca S1 può essere acidificato fino ad un pH di circa 8,7 con aggiunta di cloro per ottenere la solubilizzazione di tutto l’ammonio.

Le tre soluzioni S1, S2, S4 sono quindi miscelate nella miscela intermedia S5 mediante immissione di aria controllando la temperatura con valori compresi tra 35 e 50 °C, preferibilmente 40 °C in modo da ottenere la precipitazione della struvite con un pH di 5,47. La struvite ST precipita e sedimenta e dalla zona di sedimentazione 52 viene prelevata a mezzo un primo idroestrattore 19 ed inviata alla disidratazione ed essiccamento.

Il contatto nella prima zona di reazione 51 del flusso di soluzione di ammoniaca con le soluzioni di fosfati S2 e di magnesio S4 permette di ottenere semi di cristalli di struvite di piccole dimensioni in grado di ingrossarsi fino alle dimensioni di 1 – 3 mm e contemporaneamente conduce alla formazione di coaguli di dimensioni superiori a 3 – 4 mm in virtù del flusso discendente di liquido attraverso la zona di miscelazione 53 e del flusso ascendente di liquido attraverso la zona di ricircolo 54. Più precisamente, il convogliamento della soluzione residua dopo la formazione di struvite tramite il flusso ascendente nella zona di ricircolo 54, che funge da ulteriore zona di reazione, permette l’ingrossamento dei cristalli di struvite ed una riduzione del pH.

Nel secondo reattore 5 l’insufflazione di aria permette di correggere il valore del pH della soluzione e di liberare la CO2presente nelle soluzioni provenienti dal primo reattore 4 oltre ai residui di CH4presenti.

Nel secondo reattore 5 possono essere introdotti coadiuvanti di reazioni quali acido solforico, acido cloridrico in grado di aumentare le dimensioni dei cristalli e dei coaguli.

La prima soluzione depurata S6 ad elevata densità si accumula sulla sommità del secondo reattore 5 e contiene i composti NH4Cl: Na2HPO4: MgCl2.6H2O che non hanno reagito. Essa viene inviata ed immessa nel terzo reattore 6 dove viene mantenuta ad un elevato valore di pH (11-12, preferibilmente 12) mediante aggiunta di una soluzione di idrossido di sodio (NaOH) S9 così da realizzare un’ulteriore precipitazione di struvite.

Il funzionamento del terzo rettore 6 è sostanzialmente simile a quello del secondo reattore 5. Il terzo reattore 6 viene alimentato dall’alto con la prima soluzione depurata S6 che viene convogliata verso la rispettiva zona di reazione 62 nella quale viene immessa la soluzione di idrossido di sodio S9 fino ad avere un pH di circa 12. Le soluzioni S6, S9 sono quindi miscelate mediante immissione di aria controllando la temperatura in modo da ottenere la precipitazione della struvite residua. La struvite ST precipita e sedimenta e dalla zona di sedimentazione 62 viene prelevata per mezzo di un secondo idroestrattore 20 ed inviata alla disidratazione ed essiccamento.

In questo caso, si ha la formazione di ulteriori cristalli di struvite catalizzati dall’idrossido di sodio e dall’elevato pH. Il convogliamento della soluzione residua dopo la formazione di struvite tramite il flusso ascendente nella zona di ricircolo 64 che funge da ulteriore zona di reazione permette l’ingrossamento dei cristalli di struvite e la formazione di floculi.

È bene osservare che il processo di precipitazione della struvite può essere inoltre controllato variando le condizioni operative all’interno dei reattori 5, 6 di cristallizzazione regolando la temperatura, il pH, la concentrazione delle soluzioni ed il tempo di ritenzione idraulica, operando sul ricircolo delle soluzioni ed asportando la struvite prodotta.

L’impianto è in grado di operare con valore di pH compresi tra 5 e 8 e fino a 12 nel terzo reattore 6, a temperature comprese tra 35 e 60 °C. In particolare, la cristallizzazione avviene secondo la formula G= KG Sn dove:

- G = velocità in�m;

- S = supersaturazione della soluzione di fosforo e ammoniaca;

- KG = costante della velocità di crescita.

I cristalli di struvite ottenuti hanno dimensione comprese tra 2-3 mm e 4-8 mm senza agglomerazione.

La seconda soluzione depurata S8 ottenuta dal terzo reattore 6 viene inviata al quarto reattore 7 in cui è sottoposta a processo di foto-elettrolisi ad una temperatura controllata e compresa tra 25 e 45 °C, e preferibilmente 40 °C. Nel processo si ha la rottura della molecola di NH3con l’ottenimento di azoto e idrogeno, l’azoto si libera mentre l’idrogeno reagisce con gli ossidrili OH formando acqua.

L’azione dei fotoni prodotti dalle lampade a luce ultravioletta 25 con la loro carica elettrica influenza ed interagisce con gli ioni presenti per la rottura della molecola dell’ammoniaca. È bene notare che il quarto reattore 7 foto-elettrochimico impiega i fotoni emessi dalle lampade 25 e a seconda dell’intensità luminosa ha la possibilità di trattare diverse soluzione a concentrazione di ammoniaca da 600 mg/litro anche superiori a 1000 mg/litro grazie alla possibilità di ricircolare la soluzione variando il tempo di ritenzione HTR da 10 minuti a 150 minuti e l’intensità di corrente in grado di passare da 0,3 A a 1,9 A. Ne consegue anche una variazione del pH della soluzione che passa da 3 fino a 9.

L’effluente liquido depurato S10 in uscita dal quarto reattore 7 e che viene raccolto in un’ulteriore vasca 31 è privo di azoto in forma ammoniacale, nitrica e nitrosa.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, il metodo secondo l’invenzione per trattare reflui organici contenenti ammoniaca e fosforo e produrre struvite comprende le seguenti fasi:

� predisporre i reflui organici R in una vasca di raccolta 2;

� estrarre dai reflui organici R tramite primi mezzi di separazione solido/liquido 3 una frazione solida organica F, in particolare con particelle avente dimensioni superiori a 250 �m, così da ottenere un liquido refluo L contenente azoto ammoniacale (NH

4) e fosfati (HPO 2-4), in forma di gruppi puri o di loro sali (preferibilmente cloruri);

� sottoporre il liquido refluo L in un primo reattore 4 elettroforetico ad un campo elettrico per separare i cationi dagli anioni e ottenere un primo flusso concentrato di una soluzione di ammoniaca S1, un secondo flusso concentrato di soluzione di fosfati S2 ed un terzo flusso di sospensione organica S3;

� immettere in un secondo reattore 5 di cristallizzazione e coagulazione la soluzione di ammoniaca S1, la soluzione di fosfati S2 ed una soluzione aggiuntiva S4 contenente magnesio, in un predefinito rapporto stechiometrico e miscelare dette soluzioni S1, S2, S4 in una prima soluzione intermedia S5 immettendo aria in modo da ottenere cristalli e granuli/floculi di struvite ST ed una prima soluzione depurata S6;

� immettere in un terzo reattore 6 di cristallizzazione e coagulazione detta prima soluzione depurata S6 ed una soluzione di idrossido di sodio S9 e miscelare dette soluzioni in una seconda soluzione intermedia S7 immettendo aria in modo da ottenere cristalli e granuli/floculi di ulteriore residua struvite ST e una seconda soluzione depurata S8, in particolare contenente tracce di ammoniaca;

� sottoporre almeno detta seconda soluzione depurata S8 ad un processo foto-elettrochimico in un quarto reattore 7 fotoelettrochimico per estrarre dalla seconda soluzione depurata S8 tutto l’azoto, in forma ammoniacale, nitrica e nitrosa e ottenere un effluente liquido depurato S10.

Il metodo prevede di estrarre la struvite ST cristallizzata e coagulata dal secondo reattore 5 e dal terzo reattore 6 tramite mezzi di estrazione 8, 9 e di separarla da un liquido residuo LR tramite secondi mezzi di separazione 15 e quindi essiccarla in mezzi di essiccamento 16. È previsto che il liquido residuo LR venga ricircolato e inviato nuovamente nel secondo reattore 5.

È previsto inoltre alimentare il quarto reattore 7 con la sospensione organica S3 in uscita dal primo reattore 4.

Il metodo prevede di immettere nel secondo reattore 5 e nel terzo reattore 6 aria in corrispondenza di zone di reazione 51, 61 in cui avviene la cristallizzazione e/o la coagulazione della struvite ST e riscaldare le soluzioni ad una temperatura compresa tra 35 e 50°C, in particolare a 40°C.

Nel terzo reattore 6 è previsto aggiungere la soluzione di idrossido di sodio S9 fino a raggiungere un pH compreso tra 11 e 12, in particolare un pH pari 12, della prima soluzione depurata S6.

Il metodo comprende, inoltre, di aggiungere alle soluzioni nel secondo e nel terzo reattore 5, 6 elementi coadiuvanti di reazione, in particolare acido solforico e/o acido cloridrico per aumentare le dimensioni dei cristalli e dei coaguli della struvite ST.

Nel primo reattore 5 e nel secondo reattore 6 sono previsti un rispettivo flusso discendente di liquido attraverso zone di miscelazione 53, 63 all’interno di mezzi scambiatori di calore 19, 20 di detti reattori 5, 6 ed un rispettivo flusso ascendente di liquido parzialmente privato di struvite attraverso zone di ricircolo 54, 64 di detti reattori 5, 6; le zone di ricircolo 54, 64 hanno forma di corona circolare e sono formate dai mezzi scambiatori di calore 19, 20 e da serbatoi esterni 50, 60 dei reattori 5, 6.

Il metodo prevede di sottoporre la seconda soluzione depurata S8 in uscita dal terzo reattore 6 e la sospensione organica S3 in uscita dal primo reattore 4 ad un processo di foto-elettrolisi. Le soluzioni sono sottoposte ad un campo elettrico realizzato da un anodo 22 ed un catodo 23, alimentati in corrente continua da mezzi di alimentazione 24, con intensità di corrente compresa tra 0,3 A e 1,9A, e all’azione di fotoni emessi dalle lampade a luce ultravioletta 25. Il risultato è la rottura delle molecole di NH3con l’ottenimento di azoto e idrogeno, l’azoto si libera mentre l’idrogeno reagisce con gli ossidrili OH formando acqua. Il processo è favorito dalla presenza di cloruri che per effetto elettrochimico si trasformano in ipoclorito, composto fortemente ossidante ed in grado di fornire gli ossidrili per la produzione di acqua.

È possibile variando l’intensità luminosa delle lampade a luce ultravioletta 25, l’intensità di corrente di alimentazione degli elettrodi ed il tempo di ritenzione delle soluzioni (ricircolando queste ultime nel quarto reattore) trattare soluzioni con diverse concentrazioni di ammoniaca residua al fine di eliminarla completamente ed ottenere un effluente liquido depurato S10 in uscita dal quarto reattore 7 pressoché privo di azoto in forma ammoniacale, nitrica e nitrosa. In una variante del metodo dell’invenzione è previsto altresì di acidificare i reflui organici R, ad esempio con acido cloridrico fino ad un pH = 5, prima della separazione solido/liquido ottenendo in questo modo la solubilizzazione dei fosfati che non vengono ricuperati con i reflui solidi, ma rimangono nella fase liquida assieme all’ammoniaca mineralizzata. In tal modo è possibile guadagnare circa il 25 % di fosforo che non viene separato con il solido, ma rimane in soluzione nella fase liquida. In questo caso, è opportuno utilizzare nel secondo reattore 5 una soluzione contenente idrossido di magnesio a pH più elevato ed in grado di solubilizzare tutta l’ammoniaca.

Grazie all’impianto e metodo dell’invenzione sopra descritti è possibile a rimuovere azoto e fosforo dai reflui organici R in modo efficiente producendo struvite ossia un fertilizzante binario a lento rilascio. I reflui organici R possono essere reflui di digestione anaerobica e/o reflui zootecnici

Oltre al recupero dell’azoto e del fosforo contenuti nei reflui organici R sotto forma di struvite è inoltre possibile ottenere un notevole abbattimento dell’inquinante organico (COD).

L’impianto ed il metodo dell’invenzione permettono di stimare i parametri dei tassi di crescita di cristallizzazione della struvite regolando le variabili fondamentali quali pH, temperatura e concentrazione delle soluzioni dei reagenti.

In particolare, la conformazione ed il funzionamento dei reattori di cristallizzazione permettono di sviluppare l’inseminazione dei cristalli di struvite e, soprattutto, favorire la formazione di granuli con la disponibilità di un piccolo spazio a letto fluido per produrre altresì la flocculazione della struvite. Il processo di cristallizzazione e granulazione è inoltre favorito oltre che dal volume e dalla forma dei reattori (altezza ascensionale) che consente un intimo e prolungato contatto tra i tre reagenti delle soluzioni (NH4+, HPO 2-4, MgCl), dalla regolazione del tempo di ritenzione delle soluzioni, della temperatura e del pH.

In particolare, il volume all’interno dei reattori 5, 6 permette la creazione di un letto fluido di cristalli e/o coaguli che è mantenuto in sospensione per un idoneo tempo di reazione a mezzo dell’aria insufflata; l’insufflazione dell’aria permette altresì di strippare la CO2 oltre a eventuali presenze di CH4 e correggere adeguatamente il pH.

I reattori 5, 6 in virtù della disposizione dei mezzi scambiatori di calore 19, 20, dei mezzi di immissione dell’aria e delle zone di reazione 51, 61, di miscelazione 52, 62 e di ricircolo 54, 64, in cui è agevolato il contatto tra i reagenti delle soluzioni, permettono la formazione di particelle cristallizzate di struvite inizialmente di piccole dimensioni e quindi il loro successivo accorpamento ed ingrossamento fino a dimensioni superiori a 2-3 mm. L’ingrossamento dei cristalli è favorito dal ricircolo di almeno il 30 % della soluzione dopo la cristallizzazione nel secondo reattore 5. La circolazione è garantita dall’insufflazione di aria che genera un flusso all’interno del primo scambiatore di calore 19 verso l’alto attraverso la zona di ricircolo 54. In questo modo, si crea sostanzialmente un letto fluido che garantisce il ricircolo e l’ingrossamento dei cristalli di struvite.

L’elevata efficienza del processo di cristallizzazione e coagulazione della struvite nei reattori 5, 6 è altresì dovuta all’elevata concentrazione della soluzione di ammoniaca S1 e della soluzione di fosfati S2 prodotti dal primo reattore 4 e dall’eliminazione della maggior quantità di frazione organica presente nei reflui organici R iniziali eseguita dai primi mezzi di separazione 3.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per trattare reflui organici (R) contenenti ammoniaca e fosfati e produrre struvite, detto impianto (1) comprendendo: � una vasca di raccolta (2) di detti reflui organici (R); � primi mezzi di separazione solido/liquido (3) per estrarre da detti reflui organici (R) una frazione solida organica (F), in particolare con particelle avente dimensioni superiori a 250 �m, e ottenere un liquido refluo (L) contenente azoto ammoniacale (NH 4) e fosfati (HPO 2-4); � un primo reattore (4) elettroforetico in cui è introdotto detto liquido refluo (L) ed in cui avviene per mezzo di un campo elettrico un processo di separazione dei cationi dagli anioni con creazione di un primo flusso concentrato di soluzione di ammoniaca (S1), un secondo flusso concentrato di soluzione di fosfati (S2) ed un terzo flusso di sospensione organica (S3); � un secondo reattore (5) di cristallizzazione e coagulazione in cui sono introdotte in un predefinito rapporto stechiometrico detta soluzione di ammoniaca (S1), detta soluzione di fosfati (S2) ed una soluzione aggiuntiva (S4) contenente magnesio, ed in cui dette soluzioni (S1, S2, S4) sono miscelate in una prima soluzione intermedia (S5) immettendo aria in modo da ottenere cristalli e granuli/floculi di struvite (ST) ed una prima soluzione depurata (S6); � un terzo reattore (6) di cristallizzazione e coagulazione in cui sono introdotte detta prima soluzione depurata (S6) prelevata da detto secondo reattore (5) ed una soluzione di idrossido di sodio (S9) ed in cui dette soluzioni (S6, S9) sono miscelate in una seconda soluzione intermedia (S7) immettendo aria in modo da ottenere cristalli e granuli/floculi di ulteriore residua struvite (ST) e una seconda soluzione depurata (S8); � un quarto reattore (7) foto-elettrochimico alimentato con detta seconda soluzione depurata (S8) prelevata da detto terzo reattore (6) e nel quale tramite un processo foto-elettrochimico viene estratto da detta terza soluzione depurata (S8) tutto l’azoto e ottenuto un effluente liquido depurato (S10).
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, comprendente un primo serbatoio (11) ed un secondo serbatoio (12) per ricevere rispettivamente detta soluzione di ammoniaca (S1) e detta soluzione di fosfati (S2) in uscita da detto primo reattore (4) e per alimentare detto secondo reattore (5), un terzo serbatoio (13) per contenere detta soluzione aggiuntiva (S4) contenente magnesio con cui alimentare detto secondo reattore (5) e mezzi di erogazione (14) per erogare in modo controllato dette soluzioni (S1, S2, S4) in detto secondo reattore (5), in particolare secondo detto predefinito rapporto stechiometrico.
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 1 oppure 2, comprendente mezzi di estrazione (8, 9) per prelevare detta struvite (ST) cristallizzata e coagulata da detto secondo reattore (5) e da detto terzo reattore (6), secondi mezzi di separazione (15) liquido/solido per separare da detta struvite (ST) un liquido residuo (LR) e mezzi di essiccamento (16) per essiccare detta struvite (ST).
4. 4. Impianto secondo la rivendicazione 3, in cui detto secondo reattore (5) è alimentato con detto liquido residuo (LR) separato da detti secondi mezzi di separazione (15).
5. 5. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto quarto reattore (7) è alimentato inoltre con detta sospensione organica (S3) prelevata da detto primo reattore (4).
6. 6. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo reattore (5) e detto terzo reattore (6) comprendono: � mezzi di immissione di aria (17, 18) disposti in corrispondenza di zone di reazione (51, 61) di detti reattori (5, 6) in cui avviene la cristallizzazione e coagulazione di detta struvite (ST) rispettivamente a partire da detta prima soluzione intermedia (S5) e da detta seconda soluzione intermedia (S7); � mezzi di scambio termico (19, 20) disposti in corrispondenza di zone di miscelazione (53, 63) di detti reattori (5, 6) per regolare una temperatura rispettivamente di detta prima soluzione intermedia (S5) e di detta seconda soluzione intermedia (S7); � mezzi per rilevare la temperatura; � mezzi di rilevazione e controllo del pH di detta prima soluzione intermedia (S5) e di detta seconda soluzione intermedia (S7).
7. 7. Impianto secondo la rivendicazione 6, in cui detto secondo reattore (5) e detto terzo reattore (6) comprendono rispettivi serbatoi esterni (50, 60) aventi forma cilindrica con fondo rastremato a cono.
8. 8. Impianto secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi di scambio termico (19, 20) comprendono scambiatori a fascio tubiero, alimentati con fluido caldo, aperti alle due estremità e di forma cilindrica, detti scambiatori essendo posti coassialmente all’interno dei rispettivi serbatoi esterni (50, 60) e definenti al proprio interno dette zone di miscelazione (53, 63) e in cooperazione con detti serbatoi esterni (50, 60) zone di ricircolo (54, 64), in particolare aventi forma di corona circolare.
9. 9. Impianto secondo la rivendicazione 8, in cui dette zone di miscelazione (53, 63) sono attraversate nel funzionamento da un flusso discendente di liquido e dette zone di ricircolo (54, 64) da un flusso ascendente di liquido parzialmente privato di struvite.
10. 10. Impianto secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui detto primo reattore (5) e detto secondo reattore (6) comprendono rispettivi mezzi di raccolta a sfioro, in particolare del tipo con canaletta dal profilo Thompson, per raccogliere dalla sommità dei serbatoi esterni (50, 60) detta prima soluzione depurata (S6) e detta seconda soluzione depurata (S8).
11. 11. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto quarto reattore (7) comprende un anodo (22), in particolare in platino, ed un catodo (23), in particolare in grafite, alimentati in corrente continua da mezzi di alimentazione (24), in particolare con intensità di corrente compresa tra 0,3 A e 1,9 A, e mezzi di emissione di luce ultravioletta (25) interposti tra detto anodo (22) e detto catodo (23).
12. 12. Metodo per trattare reflui organici contenenti ammoniaca e fosforo e produrre struvite, comprendente: � predisporre detti reflui organici (R) in una vasca di raccolta (2); � estrarre da detti reflui organici (R) tramite mezzi di separazione solido/liquido (3) una frazione solida organica (F), in particolare con particelle avente dimensioni superiori a 250 �m, così da ottenere un liquido refluo (L) contenente azoto ammoniacale (NH -4) e fosfati (HPO 2 4); � sottoporre detto liquido refluo (L) in un primo reattore (4) elettroforetico per mezzo di un campo elettrico ad un processo di separazione dei cationi dagli anioni in modo da rimuovere e ottenere un primo flusso concentrato di una soluzione di ammoniaca (S1), un secondo flusso concentrato di soluzione di fosfati (S2) ed un terzo flusso di sospensione organica (S3); � immettere in un secondo reattore (5) di cristallizzazione e coagulazione detta soluzione di ammoniaca (S1), detta soluzione di fosfati (S2) ed una soluzione aggiuntiva (S4) contenente magnesio, in un predefinito rapporto stechiometrico e miscelare dette soluzioni (S1, S2, S4) in una prima soluzione intermedia (S5) immettendo aria in modo da ottenere cristalli e granuli/floculi di struvite (ST) ed una prima soluzione depurata (S6); � immettere in un terzo reattore (6) di cristallizzazione e coagulazione detta prima soluzione depurata (S6) ed una soluzione di idrossido di sodio (S9) e miscelare dette soluzioni (S6, S9) in una seconda soluzione intermedia (S7) immettendo aria in modo da ottenere cristalli e granuli/floculi di ulteriore residua struvite (ST) e una seconda soluzione depurata (S8); � sottoporre almeno detta seconda soluzione depurata (S8) ad un processo fotoelettrochimico in un quarto reattore (7) foto-elettrochimico per estrarre da detta seconda soluzione depurata (S8) tutto l’azoto e ottenere un effluente liquido depurato (S10).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 12, comprendente estrarre detta struvite (ST) cristallizzata e coagulata da detto secondo reattore (5) e da detto terzo reattore (6) tramite mezzi di estrazione (8, 9), separare detta struvite (ST) da un liquido residuo (LR) tramite mezzi di separazione (15) ed essiccarla in mezzi di essiccamento (16).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, in cui è previsto ricircolare detto liquido residuo (LR) separato da detti mezzi di separazione (15) in detto secondo reattore (5).
15. 15. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 14, comprendente alimentare detto quarto reattore (7) con detta sospensione organica (S3) prelevata da detto primo reattore (4).
16. 16. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 15, in cui detto in secondo reattore (5) e in detto terzo reattore (6) è previsto immettere detta aria in corrispondenza di zone di reazione (51, 61) di detti reattori (5, 6) in cui avviene la cristallizzazione e la coagulazione di detta struvite (ST) e riscaldare detta soluzioni intermedie (S5, S7) ad una temperatura compresa tra 35°C e 50°C, in particolare a 40°C.
17. 17. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 16, in cui è previsto aggiungere detta soluzione di idrossido di sodio (S9) in detto terzo reattore (6) fino ad un pH compreso tra 11 e 12, in particolare un pH pari 12, di detta seconda soluzione intermedia (S7).
18. 18. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 17, in cui è previsto aggiungere a dette soluzioni intermedie (S5, S7) in detto secondo e terzo reattore (5, 6) elementi coadiuvanti di reazione, in particolare acido solforico e/o acido cloridrico, per aumentare le dimensioni dei cristalli e dei coaguli di detta struvite (ST).
19. 19. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 18, in cui in detto primo reattore (5) ed in detto secondo reattore (6) è previsto un rispettivo flusso discendente di liquido attraverso zone di miscelazione (53, 63) all’interno di mezzi scambiatori di calore (19, 20) di detti reattori (5, 6) ed un rispettivo flusso ascendente di liquido parzialmente privato di struvite attraverso zone di ricircolo (54, 64) di detti reattori (5, 6), dette zone di ricircolo (54, 64) aventi forma di corona circolare e formate da detti mezzi scambiatori di calore (19, 20) e da serbatoi esterni (50,60) di detti reattori (5, 6).
20. 20. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 12 a 19, in cui detto processo fotoelettrochimico comprende sottoporre detta seconda soluzione depurata (S8) ad un campo elettrico generato da un anodo (22) ed un catodo (23) alimentati in corrente continua, in particolare con intensità di corrente compresa tra 0,3 A e 1,9A e all’azione di fotoni emessi da mezzi di emissione di luce ultravioletta (25) in modo tale da rompere le molecole di ammoniaca e liberare detto azoto.