ITVR20100127A1 - Impianto e procedimento per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, particolarmente per la riduzione della quantita' di refluo destinata allo spandimento - Google Patents

Description

IMPIANTO E PROCEDIMENTO PER L'ESTRAZIONE DI AZOTO AMMONIACALE DA REFLUI LIQUIDI, PARTICOLARMENTE PER LA RIDUZIONE DELLA QUANTITA' DI REFLUO DESTINATA ALLO SPANDIMENTO

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un impianto per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, particolarmente per la riduzione della quantità di refluo destinata allo spandimento, e, nello specifico, destinato al trattamento di reflui zootecnici quali le deiezioni animali derivanti da allevamenti di suini e bovini, e il relativo procedimento.

Negli ultimi tempi le normative nazionali e internazionali vanno nella direzione di imporre limiti via via più restrittivi alla quantità di azoto che à ̈ possibile scaricare nell'ambiente attraverso lo spandimento delle deiezioni animali su terreni agricoli.

In particolare, i limiti risultano ancora più restrittivi in corrispondenza di zone agricole in cui le concentrazioni di nitrati hanno raggiunto valori tali da essere qualificate come “zone vulnerabili da nitrati†.

Appare dunque evidente come, non potendo intervenire sulla quantità di deiezioni prodotte e sul loro contenuto d'azoto (che sono sostanzialmente proporzionali al numero di capi di ciascun allevamento), la superficie complessiva dei terreni a disposizione di ciascuna azienda diventa progressivamente insufficiente a garantire lo smaltimento delle deiezioni a meno che non si riesca a ridurne il contenuto di azoto prima dello spandimento sul terreno stesso.

A livello esemplificativo, si segnala come, normalmente, nel caso di reflui zootecnici derivanti da allevamenti di suini, l'azoto presente à ̈ in concentrazioni comprese tra 1000 mg/l e 6000 mg/l in funzione, principalmente, della dieta utilizzata presso l'allevamento e dal numero di lavaggi effettuati per mantenere pulita la porcilaia.

Tipicamente un allevamento di suini di medie dimensioni (3000–5000 capi) produce, di conseguenza, una quantità di tale refluo variabile da 30 a 50 m<3>/giorno.

Attualmente sono già noti alcuni processi di trattamento dei reflui liquidi contenenti azoto finalizzati a eliminare (o a ridurre) il contenuto di azoto.

Una prima tipologia di processi impiegati per realizzare una quasi completa rimozione dell'azoto à ̈ quella che utilizza un trattamento dei reflui di tipo biologico.

Questi processi, che prevedono, generalmente, una o più fasi di ossidazione biologica del refluo seguita da una fase di denitrificazione, sono tuttavia molto complessi da gestire e, inoltre, richiedono l'impiego di impianti e apparecchiature eccessivamente costose.

Poiché comunque i reflui, anche quelli trattati, sono destinati allo spandimento, sono stati sviluppati degli impianti, meno costosi, in grado di rimuovere solamente una parte dell'azoto contenuto in essi.

Appare infatti evidente come, rimuovendo ad esempio la metà dell'azoto contenuto nei reflui prodotti, sia possibile lo spandimento, a parità di terreno disponibile, di una quantità doppia di refluo (rispetto a quello originario).

Tale seconda tipologia di impianti (finalizzati, come spiegato, a ridurre il contenuto di azoto) si basa sostanzialmente sul processo di estrazione (stripping) dell'azoto contenuto nel refluo sotto forma di ammoniaca.

Tale processo, che viene generalmente eseguito in torri a piatti o anelli rashling, prevede l'estrazione dell'azoto ammoniacale mediante insufflazione di una corrente d'aria (corrente di stripping) in controcorrente rispetto alla caduta del refluo con conseguente allontanamento dell'ammoniaca gassosa.

Per consentire che l'azoto presente all'interno del refluo si porti in condizione di ammoniaca gassosa, il refluo viene generalmente riscaldato ed addizionato con agenti basificanti come NaOH. Normalmente il refluo, prima di essere inviato alle torri di strippaggio viene vagliato o filtrato, prevedendo spesso l'aggiunta di agenti flocculanti, in quanto l'eventuale presenza di particelle solide, anche se di piccole dimensioni, potrebbe portare ad ostruire i fori dei piatti o gli anello rashling con la conseguente necessità di fermare gli impianti per consentirne la pulizia.

Inoltre, come spiegato in precedenza, per permettere velocità di estrazioni compatibili con le necessità, il refluo deve essere riscaldato ad una temperatura superiore agli 80°C, con un evidente dispendio energetico.

La corrente di stripping contenente l'ammoniaca gassosa estratta dal refluo viene generalmente trattata in torri di lavaggio con soluzioni acide; dopo aver ceduto l'ammoniaca gassosa alla soluzione di lavaggio, la corrente gassosa priva di ammoniaca viene rilasciata in atmosfera.

Tale tipologia di processo basato sullo stripping, anche se efficace del punto di vista della rimozione dell'azoto, non à ̈ scevro di inconvenienti.

In primo luogo, dovendo innalzare sensibilmente la temperatura del refluo da trattare oltre che produrre e movimentare la corrente di stripping, i consumi energetici degli impianti utilizzanti tale processo risultano estremamente elevati.

Inoltre, per rendere efficace il processo, à ̈ necessario impiegare grandi quantità di additivi chimici (agenti basificanti e flocculanti) con conseguente aumento dei costi di gestione dell'impianto.

Tutti questi aspetti rendono poco conveniente la realizzazione di impianti di questo tipo.

Un altro inconveniente degli impianti sopra descritti consiste nel fatto di dover comunque provvedere allo spandimento di tutto il refluo trattato con evidenti costi da sostenere.

Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di eliminare, o quantomeno di ridurre drasticamente gli inconvenienti sopra esposti fornendo un impianto per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, particolarmente per la riduzione della quantità di refluo destinata allo spandimento, estremamente efficace.

All'interno di questo compito, uno scopo importante del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un impianto per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, e il relativo procedimento di estrazione, in grado di consentire di scaricare una parte del refluo trattato direttamente sui corpi idrici superficiali nel pieno rispetto delle normative vigenti.

Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di proporre un procedimento per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi presentante costi di gestione estremamente contenuti così da rendere il suo impiego vantaggioso anche dal punto di vista economico.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un impianto per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi e il relativo procedimento di estrazione secondo quanto previsto nelle rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcune forme di esecuzione preferite ma non esclusive di un impianto per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, e del relativo procedimento, secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo nell'unica figura che mostra un esempio schematico di realizzazione dell'impianto per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi secondo il presente trovato.

Negli esempi di realizzazione che seguono, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

Inoltre, à ̈ da notare che tutto quello che nel corso della procedura di ottenimento del brevetto si rivelasse essere già noto, si intende non essere rivendicato ed oggetto di stralcio (disclaimer) dalle rivendicazioni.

Con riferimento alla figura citata, il presente trovato si riferisce ad un impianto, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi particolarmente per la riduzione della quantità di refluo destinata allo spandimento.

L'impianto comprende almeno un gruppo di separazione dei solidi sospesi 2, il quale presenta almeno un condotto di ingresso 2a per i reflui da trattare, almeno un condotto di uscita 2b per il refluo con ridotto contenuto di solidi sospesi trattato e almeno un condotto di scarico 3 dei solidi.

A valle del gruppo di separazione dei solidi sospesi 2 Ã ̈ previsto un gruppo di ultrafiltrazione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 4, il quale comprende almeno una luce d'adduzione collegata al condotto di uscita 2b del refluo dal gruppo di separazione dei solidi sospesi 2.

Il gruppo di ultrafiltrazione 4 Ã ̈ inoltre collegato ad almeno un condotto di sbocco 5 per il permeato in uscita e ad almeno un condotto di rilascio 6 del retentato.

A valle del gruppo di ultrafiltrazione 4 à ̈ prevista, inoltre, un'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7, la quale à ̈ associata ad almeno un condotto di fuoriuscita 9 del retentato ed à ̈ collegata, in ingresso, al condotto di sbocco 5 del permeato in uscita dal gruppo di ultrafiltrazione 4.

L'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7 à ̈ collegata, in uscita, ad un condotto di invio 8 del permeato trattato.

Il condotto di invio 8 sfocia in un'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite 10 dal permeato trattato in uscita dall'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7. L'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite 10 à ̈ infine collegata, in uscita, ad una linea di scarico 11, la quale à ̈ atta a consentire lo scarico del permeato trattato in uscita dall'impianto 1 su corpo idrico superficiale (ad esempio un fosso).

La zeolite impiegata può essere costituita, in particolare, da chabasite e/o clinoptilolite e/o phillipsite eventualmente miscelate tra loro in granulometria compresa tipicamente tra 1 mm e 5 mm.

Vantaggiosamente, il gruppo di ultrafiltrazione 4 comprende, in sequenza, un primo modulo di ultrafiltrazione 4a e almeno un secondo modulo di ultrafiltrazione 4b con taglio molecolare inferiore rispetto al primo modulo di ultrafiltrazione 4a.

Nello specifico, il primo modulo di ultrafiltrazione 4a e il secondo modulo di ultrafiltrazione 4b sono associati, rispettivamente, ad un primo condotto di rilascio 6a e ad un secondo condotto di rilascio 6b del retentato e sono collegati mediante un condotto di trasferimento intermedio 4c.

Secondo una pratica forma realizzativa, il primo modulo di ultrafiltrazione 4a presenta un taglio molecolare compreso tra 100 kilo Dalton e 400 kilo Dalton, preferibilmente tra 150 kilo Dalton e 250 kilo Dalton.

Il secondo modulo di ultrafiltrazione 4b presenta un taglio molecolare compreso tra 2 kilo Dalton e 20 kilo Dalton, preferibilmente tra 5 kilo Dalton e 15 kilo Dalton.

Si à ̈ riscontrato essere particolarmente vantaggioso prevedere che i moduli di ultrafiltrazione, e in particolare il primo modulo di ultrafiltrazione 4a, sia costituito da rispettivi dispositivi di separazione solidoliquidi a membrana di tipo organico o, più opportunamente, a membrana, ad esempio tubolare, in carburi di silicio.

Il primo modulo di ultrafiltrazione 4a e/o il secondo modulo di ultrafiltrazione 4b sono, vantaggiosamente, collegabili ad un rispettivo condotto di ricircolo 6c, il quale collega, ad esempio mediante interposizione di gruppi valvolari, i condotti di rilascio 6 con, rispettivamente, il condotto d'uscita 2b e/o il condotto di trasferimento intermedio 4c.

La possibilità di far attraversare al retentato, grazie ai condotti di ricircolo 6c, più volte i moduli di ultrafiltrazione (4a, 4b) consente di concentrare il più possibile il volume in ingresso incrementando in tal modo la percentuale di permeato prodotto.

Vantaggiosamente, il gruppo di separazione dei solidi sospesi 2 comprende, in sequenza, un primo separatore 12a di tipo “fan†(generalmente in grado di separare circa il 50% dei solidi sospesi) e un secondo separatore centrifugo ad asse orizzontale 12b o decanter, il quale à ̈ atto ad effettuare un'ulteriore riduzione dei solidi sospesi.

Il primo separatore 12a e il secondo separatore centrifugo ad asse orizzontale 12b sono rispettivamente associati ad un primo condotto di scarico 3a e ad un secondo condotto di scarico 3b dei solidi.

Vantaggiosamente, l'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7 risulta associata a mezzi valvolari (non illustrati nella figura) disposti lungo il condotto di sbocco 5 e lungo in condotto di rilascio 9, i quali sono atti a realizzare, in corrispondenza della suddetta unità di separazione mediante osmosi inversa 7, un circuito chiuso di ricircolo 7c per consentire al retentato inizialmente prodotto di attraversare nuovamente la membrana ad osmosi inversa prima dell'invio del permeato all'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite 10.

Il fatto di prevedere più passaggi del retentato in uscita dall'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7 attraverso la suddetta membrana ad osmosi inversa consente di concentrare il più possibile il volume in ingresso incrementando in tal modo la percentuale di permeato prodotto. Si à ̈ riscontrato come sia vantaggioso prevedere un numero di passaggi del retentato in uscita dall'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7 tale da concentrare circa di 4 volte il retentato in uscita dall'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7.

In tal modo si ottiene, nel permeato in uscita dall'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7, una concentrazione di azoto ammoniacale di circa 140-150 mg/l, quantità che può essere ridotta del 90%-95% durante il successivo trattamento nell'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite 10 in modo tale da ottenere, in uscita dall'impianto 1, un liquido presentante una concentrazione di azoto ammoniacale inferiore a 15 mg/l e quindi, compatibile con lo scarico su corso d'acqua superficiale.

L'impianto 1 Ã ̈ provvisto di un dispositivo di lavaggio delle membrane realizzanti i moduli di ultrafiltrazione (4a, 4b) e della membrana ad osmosi inversa.

Tale dispositivo di lavaggio prevede il lavaggio delle suddette membrane mediante acqua addizionata con ozono, opportunamente prodotto in loco tramite un apposito generatore.

Tale scelta costruttiva consente di evitare l'utilizzo di prodotti chimici normalmente utilizzati per la pulizia delle membrane (ad esempio il sodio ipoclorito, la soda caustica o l'acido acetico), l'impiego dei quali porterebbe, al termine del ciclo di lavaggio, ad avere dei prodotti classificati come rifiuti e, quindi, a problematiche di gestione, stoccaggio e smaltimento dei medesimi.

Vantaggiosamente, l'impianto 1 presenta, tra l'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite 10 e la linea di scarico 8, un'unità di ossidazione mediante ozono 13 destinata ad ridurre, quando necessario, il contenuto di sostanze organiche (COD, BOD, ecc.) entro i valori limite stabiliti dalle normative.

Opportunamente, lungo la linea di scarico 11, può essere previsto un serbatoio di accumulo (non illustrato in figura), il quale risulta associato ad un dispositivo di analisi delle caratteristiche chimiche del liquido trattato in modo tale da verificare che tutti i valori chimici siano nel range stabilito dalla normativa per consentirne lo scarico su corso d'acqua superficiale.

E' possibile prevedere che i valori analizzati, per singolo “batch†siano quindi registrati su PC; il sistema di gestione e controllo consente quindi lo scarico finale del refluo trattato.

L'impianto 1 può essere associato ad un vasca di raccolta 14, la quale à ̈ collegata, in ingresso, al o ai condotti di scarico (3a, 3b) nonché, opportunamente, al primo condotto di rilascio 6a. In tale vasca di raccolta 14 vengono dunque ad essere scaricati i solidi sospesi separati dal primo separatore 12a e dal secondo separatore 12b. Attraverso il primo condotto di rilascio 6a, viene inviato alla vasca di raccolta 14 anche il retentato (opportunamente concentrato a seguito di passaggi successivi attraverso il primo modulo di ultrafiltrazione 4a) contenete sostanzialmente solidi sospesi in quanto tale primo modulo di ultrafiltrazione 4a presenta un taglio molecolare medio-alto.

Quanto raccolto all'interno della vasca di raccolta 14 può essere quindi inviato allo spandimento su terreno secondo le modalità previste dalla normativa.

L'impianto 1 à ̈ inoltre fornito di un serbatoio di stoccaggio 15, il quale à ̈ collegato, in ingresso, al secondo condotto di rilascio 6b e al o a ciascun condotto di fuoriuscita 9.

Tale serbatoio di stoccaggio 15 Ã ̈ a sua volta collegato, in uscita, ad una conduttura di trattamento 16 sfociante in un gruppo di estrazione/lavaggio 17 comprendente una torre di estrazione collegata ad una torre di lavaggio o assorbimento.

A tale serbatoio di stoccaggio 15 viene quindi inviato, attraverso il secondo condotto di rilascio 6b, il retentato prodotto dal secondo modulo di ultrafiltrazione 4b, il quale retentato risulta completamente privo di solidi sospesi o precipitati ma presenta un elevato valore di COD e di sostanza sospesa; inoltre, attraverso il condotto di fuoriuscita 9, viene scaricato nel serbatoio di stoccaggio 15 il retentato prodotto nell'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7, il quale retentato si presenta sotto forma di fase sostanzialmente limpida ma con elevato valore di COD, di TDS e di azoto ammoniacale.

Il liquido contenuto nel serbatoio di stoccaggio 15 viene quindi opportunamente basificato mediante, ad esempio, ossido di calcio per portare il pH ad un valore compreso tra 11 e 12,5, preferibilmente tra 11,5 e 12.

Il liquido basificato viene quindi privato, mediante decantazione, del precipitato di calce idrata formatasi dalla reazione di idratazione tra ossido di calcio e acqua.

Tale precipitato di calce idrata viene addizionato al refluo in ingresso al secondo separatore centrifugo ad asse orizzontale 12b o decanter così da trasferire la calce idrata nella frazione solida destinata allo smaltimento (con beneficio per i terreni, essendo la calce idrata un ammendante). Inoltre, poiché la calce idrata à ̈ anche un cosiddetto “flocculante†, la sua aggiunta aumenta l'efficienza della separazione solidoliquido operata dal secondo separatore centrifugo ad asse orizzontale 12b o decanter.

Dal serbatoio di stoccaggio 15, il liquido basificato privato del precipitato di calce idrata formatasi dalla reazione di idratazione tra ossido di calcio e acqua viene quindi inviato alla torre di estrazione attraverso una o più rampe di ugelli atti a distribuire uniformemente il liquido.

Dalla base della torre di estrazione viene immessa una corrente d'aria in controcorrente che provoca lo spostamento dell'ammoniaca, la quale viene successivamente salificata nella torre di lavaggio o assorbimento mediante lavaggio con acqua addizionata con acido solforico o con acidi di altro tipo e conseguente formazione di un sale corrispondente (nel caso specifico, solfato di ammonio) in soluzione liquida e ad una concentrazione variabile tra il 25% e il 30%.

Opportunamente, il gruppo di estrazione/lavaggio 17 impiegato opera a circuito d'aria fredda completamente chiuso: in questo modo non si riscontra alcuna emissione in atmosfera.

In pratica, un ventilatore spinge il flusso d'aria dalla base della torre di estrazione, flusso d'aria che, una volta “catturata†l'ammoniaca viene inviato alla base della torre di assorbimento o di lavaggio e mediante una conduttura ermetica di raccordo, esce dalla sommità della torre di assorbimento stessa dopo essere stato lavato in controcorrente mediante due rampe di ugelli; il ventilatore preleva quindi l'aria dalla sommità della torre di assorbimento rendendo quindi il circuito d'aria impiegato per lo strippaggio dell'ammoniaca completamente chiuso.

In questo modo si à ̈ riscontrata una conseguente riduzione dei costi di esercizio, non dovendosi preoccupare dei limiti di emissione dell'ammoniaca in ambiente, poiché à ̈ possibile operare con concentrazioni dell'ammoniaca molto più elevate sia nel refluo da strippare (circa 10-12 g/l), sia nella corrente d'aria impiegata pur utilizzando un ridotto numero (nello specifico due) di stadi di assorbimento.

Potendo operare con concentrazioni molto elevate di ammoniaca, non à ̈ necessario impiegare aria calda per lo strippaggio e, di conseguenza, si riscontra un elevato risparmio dal punto di vista energetico.

Una volta terminata la fase di strippaggio, il tutto viene inviato a vasche di contenimento per il successivo spandimento.

Alternativamente, il retentato trattato nella torre di estrazione può essere inviato, mediante una linea di ricircolo supplementare, dalla base della torre di estrazione nel il condotto d'uscita 2b (a monte del gruppo di ultrafiltrazione), in modo tale da ridurre ulteriormente (di circa il 50%) il volume del retentato in uscita dalla torre di estrazione e destinato allo spandimento dopo un ulteriore passaggio attraverso il gruppo di ultrafiltrazione 4 e attraverso l'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7. Relativamente all'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite 10, essa può essere costituita da una o più colonne di assorbimento presentanti, opportunamente, una rispettiva luce d'ingresso collegata al condotto di invio 8 per l'entrata del permeato in uscita dall'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa 7, e una rispettiva luce d'uscita del permeato trattato collegato alla linea di scarico 11.

Opportunamente, la luce d'ingresso à ̈ disposta in corrispondenza del fondo della o di ciascuna colonna di assorbimento mentre la luce d'uscita à ̈ posizionata sostanzialmente alla sommità della o delle colonne di assorbimento.

La o le colonne di assorbimento presentano, almeno una prima zona di assorbimento contenente zeolite. Vantaggiosamente, tale prima zona di assorbimento risulta disposta distanziata dal fondo e dalla sommità della colonna di assorbimento.

L'impianto 1 comprende, opportunamente, un dispositivo di rigenerazione della zeolite contenuta all'interno di ciascuna zona di assorbimento delle colonne di assorbimento.

Secondo una preferita forma di realizzazione, il dispositivo di rigenerazione può essere realizzato prevedendo un primo circuito di rigenerazione attraversante ciascuna prima zona di assorbimento contenente zeolite e attraversante dunque, vantaggiosamente in senso longitudinale, ciascuna colonna di assorbimento.

Secondo un aspetto particolarmente importante del presente trovato, il primo circuito di rigenerazione à ̈ attraversato da un liquido di rigenerazione scelto nel gruppo costituito da:

- una soluzione acquosa di un sale idrosolubile di Potassio (K) o Magnesio (Mg) o Calcio (Ca) o loro miscele;

- una soluzione acquosa di un idrossido di Potassio (K) o Magnesio (Mg) o Calcio (Ca) o loro miscele;

- una soluzione acquosa di un ossido di Potassio (K) o Magnesio (Mg) o Calcio (Ca) o loro miscele. In particolare, si à ̈ riscontrato essere particolarmente vantaggioso l'impiego di una soluzione acquosa di potassa caustica, ad esempio con concentrazione compresa tra il 5% e il 10%.

In particolari condizioni à ̈ possibile impiegare come liquido di rigenerazione anche una soluzione acquosa di sali di sodio quale la soda caustica. Entrando maggiormente nei dettagli, il primo circuito di rigenerazione presenta, vantaggiosamente, un serbatoio di contenimento del liquido di rigenerazione.

Tale serbatoio di contenimento à ̈ collegato ad una linea di mandata destinata a permettere l'invio del liquido di rigenerazione alla o alle colonne di assorbimento così da consentire la rigenerazione della zeolite contenuta nelle prime zone di assorbimento dopo che quest'ultima ha assorbito lo ione ammonio NH<4+>dai reflui trattati in precedenza.

Il primo circuito di rigenerazione à ̈ collegato al gruppo di estrazione/lavaggio 17 dell'ammoniaca gassosa dal liquido di rigenerazione.

Nel caso la soluzione acquosa costituente il liquido di rigenerazione impiegato per la rigenerazione della zeolite non sia estremamente basica (con pH prossimo al 12) sarà necessario prevedere una stazione di basificazione a monte del gruppo di estrazione/lavaggio 17 .

Tale necessità potrebbe verificarsi nel caso si decidesse di utilizzare come liquido di rigenerazione una soluzione acquosa di potassio cloruro

Il presente trovato riguarda, inoltre, un procedimento per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, particolarmente per la riduzione della quantità di refluo destinata allo spandimento,, e nello specifico da reflui zootecnici, comprendente, in sequenza, le seguenti fasi

– ridurre i solidi sospesi dal refluo da trattare per ottenere un refluo con un ridotto contenuto di solidi sospesi;

– eseguire un'ultrafiltrazione di detto refluo con un ridotto contenuto di solidi sospesi mediante l'invio ad almeno un modulo di ultrafiltrazione per ottenere permeato sostanzialmente privo di solidi sospesi o precipitati e con ridotto contenuto di sostanza secca e retentato;

– inviare detto permeato sostanzialmente privo di solidi sospesi o precipitati e con ridotto contenuto di sostanza secca ad un'unità di separazione ad osmosi inversa;

– inviare il permeato in uscita dall'unità di separazione ad osmosi inversa ad un'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite;

– scaricare il refluo in uscita dall'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite su corpo idrico superficiale.

La fase di ultrafiltrazione del refluo con un ridotto contenuto di solidi sospeso comprende, in sequenza, una prima fase di ultrafiltrazione con taglio molecolare compreso tra 100 kilo Dalton e 400 kilo Dalton, preferibilmente tra 150 kilo Dalton e 250 kilo Dalton, ed una seconda fase di ultrafiltrazione con taglio molecolare compreso tra 2 kilo Dalton e 20 kilo Dalton, preferibilmente tra 5 kilo Dalton e 15 kilo Dalton.

Opportunamente, la fase di riduzione dei solidi sospesi dal refluo da trattare per ottenere un refluo con un ridotto contenuto di solidi sospesi comprende, in successione, una prima fase di separazione mediante un separatore tipo “fan†e una seconda fase di separazione mediante un separatore centrifugo ad asse orizzontale, essendo prevista, tra la prima fase di separazione e la seconda fase di separazione essendo prevista una fase di aggiunta, al refluo, di calce idrata in soluzione.

Vantaggiosamente, prima della fase di scarico del refluo trattato su corpo idrico superficiale, si prevede una fase di analisi chimica del refluo trattato.

Il procedimento comprende, dopo l'uscita del refluo dall'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite, una fase di ossidazione spinta mediante ozono per ridurre il contenuto di sostanze organiche.

Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Si à ̈ in pratica constatato come in tutte le forme realizzative il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi ad esso preposti.

In particolare, si segnala come durante il processo non viene effettuata nessuna alterazione chimico-fisica del refluo trattato, se non la sola riduzione del contenuto di azoto ammoniacale; negli impianti oggi noti, in cui ad esempio l’ammoniaca viene strippata direttamente dal liquame, (anche a freddo) à ̈ necessario aumentare il pH sino a 12÷12,5 normalmente con calce, con formazione di notevoli quantità di precipitato dovendo quindi effettuare necessariamente una sterilizzazione del liquame stesso.

Un altro vantaggio dell'impianto secondo il trovato consiste nel fatto che trattando il refluo a freddo il consumo energetico à ̈ decisamente contenuto; ad esempio per trattare circa 40 m<3>/giorno di refluo, si ha un impegno energetico di circa 40 KW (di media) per circa 20 ore giorno.

Tutto il processo, inoltre, avviene in modo completamente automatico, con registrazione dei parametri analitici (concentrazione dell’azoto) tra ingresso e uscita, scarico del refluo su corpo idrico superficiale.

Un altro vantaggio riscontrato risiede nel fatto che la fase di estrazione e abbattimento dell’ammonica nel gruppo di estrazione/lavaggio 17 avviene a circuito chiuso, senza nessuna emissione in atmosfera.

Inoltre, l'impianto secondo il trovato, se abbinato ad impianti di biogas, cioà ̈ dopo la digestione anaerobica, consente di ottenere un rendimento complessivo tale da registrare una riduzione dell’azoto totale prossima al 70%.

Un ulteriore vantaggio consiste nella possibilità di ridurre drasticamente i volumi di refluo destinati allo spandimento, con conseguente notevole risparmio economico, e semplificando enormemente la gestione dei reflui (vasche di stoccaggio ridotte, minor movimentazione, ecc..). Infine, la separazione solido-liquido operata durante le varie fasi, consente di ottenere dei concentrati decisamente interessanti per essere utilizzati negli impianti di biogas esistenti: questo può essere reso possibile, dalla normativa cosiddetta della “filiera corta†, che permette il conferimento di reflui zootecnici, presso impianti di biogas entro un raggio stabilito (circa 70 Km). In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (1) per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, particolarmente da reflui zootecnici, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un gruppo di separazione dei solidi sospesi (2) presentante almeno un condotto di ingresso (2a) per i reflui da trattare, almeno un condotto di uscita (2b) per il refluo con ridotto contenuto di solidi sospesi e almeno un condotto di scarico (3) dei solidi, essendo previsto, a valle di detto almeno un gruppo di separazione dei solidi sospesi (2), un gruppo di ultrafiltrazione (4) comprendente almeno una luce d'adduzione collegata a detto condotto di uscita (2b), almeno un condotto di sbocco (5) per il permeato in uscita da detto gruppo di ultrafiltrazione (4) e almeno un condotto di rilascio (6) del retentato, a valle di detto gruppo di ultrafiltrazione (4) essendo prevista un'unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa (7) associata ad almeno un condotto di fuoriuscita (9) del retentato e collegata, in ingresso, a detto condotto di sbocco (5) per il permeato e in uscita ad un condotto di invio (8) del permeato trattato, detto condotto di invio (8) sfociando in un'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite (10) collegata, in uscita, ad una linea di scarico (11) atta a consentire lo scarico del permeato trattato su corpo idrico superficiale.
2. 2. Impianto (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di ultrafiltrazione (4) comprende, in sequenza, un primo modulo di ultrafiltrazione (4a) e almeno un secondo modulo di ultrafiltrazione (4b) con taglio molecolare inferiore rispetto a detto primo modulo di ultrafiltrazione (4a), detto primo modulo di ultrafiltrazione (4a) e detto secondo modulo di ultrafiltrazione (4b) essendo associati, rispettivamente, ad un primo condotto di rilascio (6a) e ad un secondo condotto di rilascio (6b) del retentato.
3. 3. Impianto (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto primo modulo di ultrafiltrazione (4a) presenta un taglio molecolare compreso tra 100 kilo Dalton e 400 kilo Dalton, preferibilmente tra 150 kilo Dalton e 250 kilo Dalton.
4. 4. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo modulo di ultrafiltrazione (4b) presenta un taglio molecolare compreso tra 2 kilo Dalton e 20 kilo Dalton, preferibilmente tra 5 kilo Dalton e 15 kilo Dalton.
5. 5. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli di ultrafiltrazione (4a, 4b) comprendono rispettivi dispositivi di separazione solido-liquidi a membrana piana di tipo organico o tubolare in carburo di silicio
6. 6. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di separazione dei solidi sospesi (2) comprende, in sequenza, un primo separatore (12a) di tipo “fan†e un secondo separatore centrifugo ad asse orizzontale (11b) o decanter rispettivamente associati ad un primo condotto di scarico (3a) e ad un secondo condotto di scarico (3b) dei solidi.
7. 7. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi valvolari atti a realizzare, in corrispondenza di detta unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa (7), un circuito chiuso per consentire al retentato inizialmente prodotto di attraversare nuovamente detta membrana ad osmosi inversa prima dell'invio del permeato all'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite (10), così da aumentare la produzione di permeato e, conseguentemente, il, volume di liquido scaricabile su corpo idrico superficiale.
8. 8. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere, tra detta unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite (10) e detta linea di scarico (8), un'unità di ossidazione mediante ozono (13).
9. 9. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere, lungo detta linea di scarico (11), un serbatoio di accumulo associato ad un dispositivo di analisi delle caratteristiche chimiche del liquido trattato.
10. 10. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un vasca di raccolta (14) collegata, in ingresso, a detto almeno un condotto di scarico (3) e a detto primo condotto di rilascio (6a).
11. 11. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un serbatoio di stoccaggio (15) collegato, in ingresso, a detto secondo condotto di rilascio (6b) e a detto almeno un condotto di fuoriuscita (9), detto serbatoio di stoccaggio (15) essendo collegato, in uscita, ad una conduttura di trattamento (16) sfociante in un gruppo di estrazione/lavaggio 17 .
12. 12. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito d'aria chiuso collegante detta torre di estrazione e detta torre di assorbimento, lungo detto circuito d'aria chiuso essendo previsto un ventilatore atto a spingere un flusso d'aria dalla base di detta torre di assorbimento per “catturare†l'ammoniaca, detto flusso d'aria essendo convogliato, mediante una conduttura ermetica di raccordo, dalla sommità di detta torre di estrazione verso la base di detta torre di assorbimento per sfociare dalla sommità di detta torre di assorbimento dopo un lavaggio in controcorrente, detto ventilatore essendo atto prelevare detto flusso dalla sommità di detta torre di assorbimento per convogliarlo verso la base di detta torre di estrazione.
13. 13. Impianto (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una linea di ricircolo supplementare collegabile, in ingresso, alla base di detta torre di estrazione e sfociante lungo detto condotto d'uscita (2b) a monte di detto gruppo di ultrafiltrazione (4) e di detta unità di separazione mediante membrana ad osmosi inversa (7), detta linea di ricircolo essendo atta a ridurre il volume del retentato in uscita da detta torre di estrazione.
14. 14. Procedimento per l'estrazione di azoto ammoniacale da reflui liquidi, particolarmente da reflui zootecnici, comprendente, in sequenza, le seguenti fasi – ridurre i solidi sospesi dal refluo da trattare per ottenere un refluo con un ridotto contenuto di solidi sospesi; – eseguire un'ultrafiltrazione di detto refluo con un ridotto contenuto di solidi sospesi mediante l'invio ad almeno un modulo di ultrafiltrazione per ottenere permeato sostanzialmente privo di solidi sospesi o precipitati e con ridotto contenuto di sostanza secca e retentato; – inviare detto permeato sostanzialmente privo di solidi sospesi o precipitati e con ridotto contenuto di sostanza secca ad un'unità di separazione ad osmosi inversa; – inviare il permeato in uscita dall'unità di separazione ad osmosi inversa ad un'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite; – scaricare il refluo in uscita dall'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite su corpo idrico superficiale.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta ultrafiltrazione di detto refluo con un ridotto contenuto di solidi sospeso comprende, in sequenza, una prima fase di ultrafiltrazione con taglio molecolare compreso tra 100 kilo Dalton e 400 kilo Dalton, preferibilmente tra 150 kilo Dalton e 250 kilo Dalton, ed una seconda fase di ultrafiltrazione con taglio molecolare compreso tra 2 kilo Dalton e 20 kilo Dalton, preferibilmente tra 5 kilo Dalton e 15 kilo Dalton.
16. 16. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni dalla 14 alla 15, caratterizzato dal fatto che la fase di riduzione dei solidi sospesi dal refluo da trattare per ottenere un refluo con un ridotto contenuto di solidi sospesi comprende, in successione, una prima fase di separazione mediante un separatore tipo “fan†e una seconda fase di separazione mediante un separatore centrifugo ad asse orizzontale, essendo prevista, tra detta prima fase di separazione e detta seconda fase di separazione essendo prevista una fase di aggiunta, al refluo, di calce idrata in soluzione.
17. 17. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni dalla 14 alla 16, caratterizzato dal fatto di comprendere, prima di detta fase di scarico del refluo trattato su corpo idrico superficiale, una fase di analisi chimica di detto refluo trattato.
18. 18. Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni dalla 14 alla 17, caratterizzato dal fatto di comprendere, dopo l'uscita del refluo dall'unità di assorbimento dell'azoto mediante zeolite, una fase di ossidazione spinta mediante ozono per ridurre il contenuto di sostanze organiche.