IT202000028508A1 - Metodo e impianto per il recupero dell’azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici - Google Patents
Metodo e impianto per il recupero dell’azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici Download PDFInfo
- Publication number
- IT202000028508A1 IT202000028508A1 IT102020000028508A IT202000028508A IT202000028508A1 IT 202000028508 A1 IT202000028508 A1 IT 202000028508A1 IT 102020000028508 A IT102020000028508 A IT 102020000028508A IT 202000028508 A IT202000028508 A IT 202000028508A IT 202000028508 A1 IT202000028508 A1 IT 202000028508A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- gaseous
- reactor
- phase
- nitrogen
- wastewater
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 54
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 17
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 title description 16
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 title description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 112
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 50
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 44
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 43
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 36
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 22
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 19
- 238000009283 thermal hydrolysis Methods 0.000 claims description 19
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 19
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 3
- 244000144972 livestock Species 0.000 claims description 3
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 61
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 19
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 10
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001180199 Planctomycetes Species 0.000 description 1
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/025—Thermal hydrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/18—Treatment of sludge; Devices therefor by thermal conditioning
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/02—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/03—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
?Metodo e impianto per il recupero dell?azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici?
CAMPO DELL?INVENZIONE
La presente invenzione ha per oggetto un metodo e relativo impianto per il recupero, in continuo, di azoto ammoniacale dalla corrente gassosa direttamente prodotta dal trattamento idrotermico (idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica) di reflui contenenti azoto, detto azoto ammoniacale essendo recuperato sotto forma di un sale di ammonio.
STATO DELL?ARTE
I trattamenti idrotermici, come ad esempio l?idrolisi termica o la carbonizzazione idrotermica, sono processi termochimici utilizzati per la conversione di biomasse a condizioni di temperatura e pressione relativamente basse, in presenza di acqua allo stato liquido in condizioni subcritiche, e permettono di decomporre materiale organico convertendolo in un solido carbonioso, il biocarbone (o hydrochar ? HC), e in una componente liquida.
Una delle maggiori problematiche presenti allo stato dell?arte attuale, riguarda l?eventuale eccessiva concentrazione di azoto, sotto forma di azoto ammoniacale, presente in detta componente liquida nel caso del trattamento di reflui ad alto contenuto di azoto come, ad esempio, i fanghi di depurazione o i reflui zootecnici e agro-industriali. Generalmente, se la concentrazione di azoto in tale componente liquida risulta essere troppo elevata (?4 g/L), ? necessario un successivo trattamento al fine di evitare e/o ridurre problematiche dal punto di vista ambientale che si potrebbero creare qualora l?azoto ammoniacale non venisse rimosso e/o recuperato in modo efficace.
Ad esempio, nel caso in cui detta componente liquida venisse ricircolata all?interno di un impianto di digestione anaerobica, l?elevato tenore di azoto risulterebbe essere tossico per i microorganismi ivi presenti inibendo pertanto i processi biologici.
Nel caso in cui, invece, detta componente liquida venisse utilizzata tal quale mediante il suo spandimento, ad esempio, in terreni agricoli, essa causerebbe un?eccessiva presenza di nutrienti (sovra-fertilizzazione) nei suoli e una contaminazione delle acque superficiali e/o delle acque sotterranee dovuta al dilavamento e/o all?infiltrazione nel sottosuolo. Questo avrebbe effetti negativi sull?intero ecosistema alterando gli equilibri naturali, senza contare gli effetti nocivi sulla salute umana.
Per questi motivi, sempre pi? sforzi sono stati posti in essere per mettere a disposizione sistemi efficaci di rimozione e/o recupero dell?azoto ammoniacale a seguito di trattamenti idrotermici di reflui ad elevato contenuto di azoto.
Tra i vari processi attualmente impiegati, vi ? il trattamento biologico di nitrificazione/denitrificazione il quale richiede tuttavia consumi energetici elevati per l?ossigenazione (durante la nitrificazione) e una fonte esterna di carbonio per la denitrificazione a causa dell?elevato tenore di azoto presente.
In alternativa alla nitrificazione/denitrificazione, negli ultimi anni, sono stati sviluppati processi biologici innovativi come il processo Anammox, ovvero un processo metabolico, caratteristico di alcune specie batteriche appartenenti al phylum Planctomycetes, che prevede l?ossidazione dell?ammoniaca in condizioni anossiche e che permette di ridurre i consumi energetici. La crescita di detti batteri per il processo Anammox ? tuttavia lenta (circa 11 giorni) e sono necessari tempi lunghi per l?avviamento del processo nonch? soluzioni impiantistiche che richiedono elevati tempi di ritenzione dei reflui trattati.
Un?altra categoria di processi interessanti per la riduzione e/o il recupero dell?azoto, a seguito di trattamenti idrotermici di reflui ad elevato tenore di azoto, sono i processi basati su trattamenti chimico-fisici effettuati sulla componente liquida derivante dal trattamento idrotermico come, ad esempio, lo strippaggio in colonna.
Durante un tale trattamento, la componente liquida derivante dal trattamento idrotermico, e precedentemente separata dalla componente solida, viene portata a pH e temperature elevate e viene fatta passare all?interno di una colonna di desorbimento con corpi di riempimento, che hanno la funzione di aumentare la superficie di contatto fra il liquido (in cui ? contenuto l?azoto sotto forma di ammoniaca idrata NH4<.>OH) e il gas (generalmente aria). I due fluidi in genere entrano in colonna in controcorrente: l?aria dal basso e il liquido dall?alto. Secondo questo schema, l?azoto ammoniacale viene fatto passare dal liquido (sotto forma di ammoniaca idrata NH4<.>OH) al gas (sotto forma di ammoniaca, NH3). Una tale tecnica di strippaggio, tuttavia, richiede una notevole complessit? impiantistica e perci? anche costi di investimento elevati.
Inoltre, lo strippaggio prevede l?utilizzo di una considerevole quantit? di prodotti chimici per la regolazione del pH della componente liquida e una notevole quantit? di aria per favorire la rimozione dell?ammoniaca.
Un simile processo ? descritto ad esempio in KR2018025326, in cui dopo il trattamento di carbonizzazione idrotermica, viene effettuata una separazione solido-liquido e l?azoto ammoniacale viene recuperato trattando la fase liquida cos? separata mediante strippaggio dell?ammoniaca in un apposito reattore.
WO2017055131 descrive invece il recupero di azoto mediante una distillazione sottovuoto della componente liquida derivante dal processo di carbonizzazione idrotermica e precedentemente separata dalla componente solida.
Tuttavia, tutti questi sistemi prevedono necessariamente, a seguito del trattamento idrotermico, almeno un passaggio di separazione solidoliquido per isolare la componente liquida la quale viene poi trattata per rimuovere e/o recuperare l?azoto in essa presente.
Appare pertanto chiaro come permanga nel settore la necessit? di trovare un sistema che permetta l?efficiente recupero di azoto ammoniacale direttamente dai reflui trattati e in continuo con il processo di trattamento idrotermico degli stessi, senza effettuare dei passaggi di separazione solido-liquido.
La presente invenzione risolve le problematiche dell?arte nota, in particolare le problematiche relative ad un eccessivo impiego di sostanze chimiche potenzialmente dannose per l?ambiente e per gli operatori e le eccessive complicazioni impiantistiche richieste ad esempio da sistemi di strippaggio tradizionali o di distillazione sottovuoto, mettendo a disposizione un metodo e un relativo impianto che permettono l?efficace recupero dell?azoto ammoniacale direttamente dal reattore di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica, senza effettuare passaggi di separazione solido-liquido, e in continuo con il trattamento dei reflui all?interno di detto reattore. Il metodo e il relativo impianto secondo la presente invenzione permettono pertanto di recuperare l?azoto ammoniacale da reflui ad alto contenuto di azoto in tempi rapidi, senza la necessit? di complesse apparecchiature e con bassi costi di processo. Il metodo e il relativo impianto secondo la presente invenzione, inoltre, permettono di recuperare l?azoto ammoniacale, non in un ulteriore prodotto di scarto da dover smaltire, bruciare o ulteriormente lavorare, ma sotto forma di un sale di ammonio che ? direttamente utilizzabile a fini commerciali in svariati settori tecnologici, come ad esempio il settore dei fertilizzanti inorganici.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE
La presente invenzione ha per oggetto un metodo per il recupero in continuo di azoto ammoniacale da una corrente gassosa direttamente prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, detto metodo comprendente le fasi di:
(a) in un reattore chiuso, sottoporre reflui contenenti azoto ad un trattamento di idrolisi termica o di carbonizzazione idrotermica, detto trattamento comprendente la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C per un periodo di tempo compreso tra 0,5 e 8 ore, fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 2 e 50 bar in funzione di detta temperatura di processo;
(b) prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore;
(c) condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di una gassosa comprendente NH3 gassosa;
(d) recuperare l?azoto ammoniacale sottoforma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con un acido.
Preferibilmente, il metodo secondo la presente invenzione prevede che le fasi (c) e/o (d) siano fasi operanti in continuo con le fasi (a) e (b).
Forma ulteriore oggetto della presente invenzione, un impianto preferibilmente operante secondo il metodo sopra descritto. Detto impianto comprende:
- un reattore (1) di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica, detto reattore essendo un reattore chiuso;
- un condensatore (3) accoppiato con un separatore bifase (4);
- una linea (1a) uscente da detto reattore (1) ed entrante in detto condensatore (3);
- una linea (3a) uscente da detto condensatore (3) ed entrante in detto separatore bifase (4);
- un serbatoio (6) comprendente un acido;
- una linea (4b) uscente da detto separatore bifase (4) ed entrante in detto serbatoio (6);
- un dispositivo di regolazione (5) configurato per il controllo della pressione all?interno di detto reattore (1) detto dispositivo di regolazione essendo un dispositivo di regolazione (5a) posto sulla linea (3a), oppure un dispositivo di regolazione (5b) posto sulla linea (4b), in cui detto dispositivo di regolazione, in base al valore di pressione rilevato all?interno di detto reattore, varia il suo grado di apertura.
Preferibilmente, detto dispositivo di regolazione (5) ? una valvola di regolazione.
Preferibilmente, detti reflui contenenti azoto sono scelti nel gruppo costituito da: fanghi di depurazione, reflui zootecnici, reflui agro-industriali percolati, frazioni organiche di rifiuti solidi urbani, digestati e una loro combinazione.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE
In Figura 1 ? mostrato un diagramma a blocchi raffigurante le componenti dell?impianto secondo una forma di realizzazione della presente invenzione in cui il dispositivo di regolazione ? una valvola di regolazione, in particolare una valvola di regolazione (5b) posta sulla linea (4b).
In Figura 2 ? mostrato un diagramma a blocchi raffigurante le componenti dell?impianto secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione in cui il dispositivo di regolazione ? una valvola di regolazione, in particolare una valvola di regolazione (5a) posta sulla linea (3a).
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE
Ai fini della presente invenzione, il termine ?trattamento idrotermico? si riferisce in generale al trattamento di idrolisi termica o al trattamento di carbonizzazione idrotermica.
Ai fini della presente invenzione, i termini ?in collegamento? e ?in comunicazione? oppure ?collegato? e ?connesso?, sono utilizzati come sinonimi perfettamente interscambiabili.
Per ?temperatura ambiente?, si intende, ai fini della presente invenzione, un valore di temperatura, misurato in condizioni di pressione atmosferica, compreso tra 5 e 40 ?C, preferibilmente tra 15 e 30 ?C, pi? preferibilmente tra 20 e 25 ?C.
Per ?pressione atmosferica? o ?pressione ambiente?, si intende, ai fini della presente invenzione, un valore di pressione nell?intorno ? 0,05 atm della pressione atmosferica normale o standard misurata alla latitudine di 45?, al livello del mare e ad una temperatura di 0 ?C su una superficie unitaria di 1 cm<2>, che corrisponde alla pressione di una colonnina di mercurio di 760 mm, ovvero corrispondente a 1 atm.
Ai fini della presente invenzione, per ?pressione di vapore? si intende la pressione esercitata dal vapore di una sostanza sulla fase condensata (solida o liquida) della stessa sostanza quando tali fasi sono in condizioni di equilibrio termodinamico tra loro all'interno di un sistema chiuso, cio? in condizioni di vapore saturo.
Ai fini della presente invenzione, le espressioni ?soluzione acquosa di solfato di ammonio? e ?solfato di ammonio in soluzione acquosa? sono utilizzate in modo perfettamente interscambiabile.
Ai fini della presente invenzione, i termini ?corrente liquida? e ?fase liquida? cos? come i termini ?corrente gassosa? e ?fase gassosa" sono utilizzati, se non altrimenti specificato, come sinonimi perfettamente interscambiabili. Ai fini della presente invenzione, l?espressione ?azoto ammoniacale? si riferisce sia all?azoto sotto forma di ione ammonio NH4<+ >(quando in soluzione, ?N-NH4<+>?) che sotto forma di ammoniaca gassosa (NH3 gas).
La presente invenzione ha per oggetto un metodo per il recupero, in continuo, di azoto ammoniacale dalla corrente gassosa direttamente prodotta dal trattamento idrotermico (idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica) di reflui ad alto contenuto di azoto.
Il metodo secondo la presente invenzione comprende le fasi di:
(a) in un reattore chiuso, sottoporre reflui contenenti azoto ad un trattamento di idrolisi termica o di carbonizzazione idrotermica, detto trattamento comprendente la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C per un periodo di tempo compreso tra 0,5 e 8 ore, fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 2 e 50 bar in funzione di detta temperatura di processo;
(b) prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore;
(c) condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di una fase gassosa comprendente NH3 gassosa;
(d) recuperare l?azoto ammoniacale sottoforma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con un acido.
Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, la fase (a) comprende la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo preferibilmente compresa tra 180 e 190 ?C e per un periodo di tempo preferibilmente compreso tra 0,5 e 2 ore fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 10 e 14 bar, in funzione di detta temperatura di processo.
Preferibilmente detti reflui contenenti azoto sono scelti nel gruppo costituito da: fanghi di depurazione, reflui zootecnici, reflui agro-industriali, percolati, frazione organica di rifiuti solidi urbani, digestati o una loro combinazione.
Preferibilmente detti reflui sono reflui liquidi comprendenti una quantit? di acqua totale maggiore del 70% p/p, preferibilmente maggiore dell?80% p/p, preferibilmente maggiore dell?85% p/p, pi? preferibilmente compresa tra il 70 e il 90% p/p, ancora pi? preferibilmente compresa tra 85 e 90%p/p. Preferibilmente, il contenuto di azoto (sottoforma di ione ammonio N-NH4<+ >o di azoto organico) in detti reflui ? compreso tra 0,5 e 4 g/l, preferibilmente tra 1 e 2 g/l.
Preferibilmente, detta fase gassosa sviluppatasi, nella fase (a), a seguito delle reazioni di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica all?interno del reattore, pu? comprendere, oltre a vapore acqueo e NH3 gassosa anche altre tipologie di gas, come ad esempio CO2, in dipendenza della tipologia di reflui trattati.
Preferibilmente, detto trattamento di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica avviene in presenza di acqua, detta acqua essendo gi? compresa all?interno dei reflui contenenti azoto (reflui liquidi comprendenti una quantit? di acqua totale preferibilmente maggiore del 70% p/p preferibilmente maggiore dell?80% p/p, preferibilmente maggiore dell?85% p/p, pi? preferibilmente compresa tra il 70 e il 90% p/p, ancora pi? preferibilmente compresa tra 85 e 90%p/p) oppure essendo aggiunta ad essi nel caso in cui detti reflui presentino un contenuto di acqua inferiore al 70% p/p, preferibilmente inferiore all?80% p/p, pi? preferibilmente inferiore all?85% p/p fino al raggiungimento di una percentuale di acqua totale preferibilmente compresa tra 85 e 90% p/p.
Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, la fase (b) ? una fase di prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore preferibilmente compreso tra 0,5 e 1,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore. Senza volersi legare ad una specifica teoria, la Richiedente ha trovato che, grazie alle specifiche condizioni di temperatura in cui detti reflui vengono trattati all?interno di detto reattore chiuso, al corrispondente aumento della pressione di vapore, e al mantenimento di una sovrapressione compresa tra 0,2 e 2,0 bar, preferibilmente compresa tra 0,5 e 1,0 bar al di sopra di detta pressione di vapore, ? possibile ottimizzare non solo il trattamento idrotermico dei reflui ma, in contemporanea e in modo continuo, effettuare anche un efficace recupero dell?azoto ammoniacale direttamente da detti reflui senza interrompere il trattamento idrotermico e/o sottoporre detti reflui a delle fasi di separazione solido-liquido e/o addizionare reagenti chimici. Il metodo secondo la presente invenzione permette pertanto vantaggiosamente di recuperare, in continuo, l?azoto ammoniacale direttamente dal reattore di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica (ovvero direttamente dai reflui), in tempi rapidi, senza la necessit? di complesse apparecchiature e con bassi costi di processo. Nel caso dei sistemi tradizionali, infatti, la necessit? di effettuare passaggi di separazione solido-liquido e/o di addizionare reagenti chimici direttamente ai reflui contenuti nel reattore oppure alla componente liquida separata, aumenta notevolmente la complessit? delle operazioni nonch? il costo/impatto ambientale in termini di quantit? impiegata di reagenti chimici addizionali.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la fase (c) ? una fase di condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, preferibilmente compresa tra 20 e 60 ?C fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di NH3 gassosa. Preferibilmente, detta fase (c) ? effettuata mediante un condensatore accoppiato con un separatore bifase.
Pi? preferibilmente, durante detta fase (c), la pressione di vapore all?interno di detto condensatore e di detto separatore bifase ? compresa tra 2 e 50 bar, preferibilmente tra 10 e 14 bar.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, l?acido impiegato nella fase (d) ? scelto nel gruppo costituito da: acido solforico, acido cloridrico o acido nitrico.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la fase (d) del metodo secondo la presente invenzione ? una fase di recuperare l?azoto ammoniacale sotto forma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con una soluzione acquosa di detto acido. Preferibilmente, detta soluzione acquosa di un acido ? pertanto scelta nel gruppo costituito da: una soluzione acquosa di acido solforico, una soluzione acquosa di acido cloridrico o una soluzione acquosa di acido nitrico.
Preferibilmente l?acido impiegato nella fase (d) ? acido solforico, pi? preferibilmente una soluzione acquosa di acido solforico satura di solfato di ammonio.
Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, la fase (d) del metodo secondo la presente invenzione, ? effettuata facendo gorgogliare l?NH3 gassosa separato nella fase (c) all?interno di detta soluzione acquosa di detto acido. Preferibilmente, secondo tale forma di realizzazione, detta soluzione acquosa di detto acido ? mantenuta ad una temperatura compresa tra 10 e 30 ?C, preferibilmente tra 20 e 25 ?C al fine di evitare un eventuale eccessivo surriscaldamento dovuto alle reazioni di neutralizzazione esotermiche tra l?ammoniaca e detta soluzione acquosa di detto acido.
Secondo le forme di realizzazione sopra descritte, l?azoto ammoniacale ? pertanto recuperato sotto forma di un sale di ammonio, preferibilmente scelto nel gruppo costituito da: solfato di ammonio, cloruro di ammonio o nitrato di ammonio.
Preferibilmente, l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di un sale di ammonio cristallino, preferibilmente sottoforma di un sale di ammonio monocristallino; detto sale di ammonio essendo scelto nel gruppo costituito da: solfato di ammonio, cloruro di ammonio o nitrato di ammonio. Secondo una forma di realizzazione preferita dell?invenzione, quando l?acido impiegato nella fase (d) ? una soluzione acquosa di acido solforico satura di solfato di ammonio, l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di un sale di solfato di ammonio monocristallino.
Preferibilmente l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di una soluzione di un sale di ammonio, preferibilmente scelta nel gruppo costituito da: una soluzione di solfato di ammonio, una soluzione di cloruro di ammonio o una soluzione di nitrato di ammonio. Detto sale di ammonio o detta soluzione di un sale di ammonio sono pertanto ottenuti a seguito della reazione tra l?NH3 gassosa separata nella fase (c) e detto acido o detta soluzione acquosa di un acido.
Il metodo secondo la presente invenzione permette pertanto di recuperare l?azoto ammoniacale direttamente da reflui ad alto contenuto di azoto, ottenendo, non un ulteriore prodotto di scarto da dover smaltire, bruciare o ulteriormente trattare, bens? un sale di ammonio (o una soluzione di un sale di ammonio) che ? direttamente utilizzabile a fini commerciali in svariati settori tecnologici, come ad esempio il settore dei fertilizzanti inorganici.
Secondo una forma di realizzazione, il metodo secondo la presente invenzione comprende una fase (c?) di controllare il pH della fase acquosa liquida separata nella fase (c) e, nel caso in cui detto pH sia > 8, riscaldare detta fase acquosa liquida fino ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolta in detta fase acquosa liquida separata.
Secondo una forma di realizzazione alternativa, il metodo secondo la presente invenzione comprende una fase (c1) (alternativa alla fase (c?)) di mantenere la fase acquosa liquida separata nella fase (c) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C e aggiungere una base fino a registrare un pH di detta fase acquosa liquida maggiore di 8, preferibilmente compreso tra 8 e 12 ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolta in detta fase acquosa liquida separata.
Preferibilmente, la fase acquosa liquida ottenuta a seguito della fase (c), oppure a seguito della fase (c)+(c?) o (c)+(c1), comprende un contenuto di azoto compreso tra 0,2 e 7,0 g/l, preferibilmente inferiore a 0,5 g/l.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il metodo secondo la presente invenzione ? caratterizzato dal fatto che le fasi (c), (c?), (c1) e/o (d) come sopra descritte sono fasi operanti in continuo con le fasi (a) e (b). Questo permette vantaggiosamente di effettuare il recupero dell?azoto ammoniacale in continuo con il trattamento di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica senza interrompere un tale processo di trattamento dei reflui. In altre parole, il metodo secondo la presente invenzione permette di recuperare l?azoto ammoniacale direttamente dai reflui da trattare senza alcun trattamento aggiuntivo come, ad esempio, una regolazione del pH di detti reflui prima, durante o dopo il trattamento idrotermico oppure una separazione solido-liquido post trattamento idrotermico.
Forma un ulteriore oggetto della presente invenzione un impianto per il recupero in continuo di azoto ammoniacale da una corrente direttamente gassosa prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, preferibilmente operante secondo il metodo sopra descritto.
Con riferimento alla Figura 1 e alla Figura 2, l?impianto secondo la presente invenzione comprende:
- un reattore (1) di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica adatto ad accogliere detti reflui contenenti azoto e ad operare ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C e ad una pressione di vapore, in funzione di detta temperatura di processo, compresa tra 2 e 50 bar; detto reattore (1) essendo un reattore chiuso;
- un condensatore (3) accoppiato con un separatore bifase (4);
- una linea (1a) uscente da detto reattore (1) ed entrante in detto condensatore (3) per il trasporto di detta corrente gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa;
- una linea (3a) uscente da detto condensatore (3) ed entrante in detto separatore bifase (4);
- un serbatoio (6) comprendente un acido per il recupero dell?azoto ammoniacale sotto forma di un sale di ammonio;
- una linea (4b) uscente da detto separatore bifase (4) ed entrante in detto serbatoio (6) per il trasporto dell?NH3 gassosa separata in detto separatore bifase (4);
- un dispositivo di regolazione (5) configurato per il controllo della pressione all?interno di detto reattore (1) detto dispositivo di regolazione essendo un dispositivo di regolazione (5a) posto sulla linea (3a) (Figura 2), oppure un dispositivo di regolazione (5b) posto sulla linea (4b) (Figura 1), in cui detto dispositivo di regolazione, in base al valore di pressione rilevato all?interno di detto reattore, varia il suo grado di apertura cos? da mantenere una pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore. Secondo una forma di realizzazione preferita dell?invenzione, detto dispositivo di regolazione (5, 5a e 5b) ? una valvola di regolazione.
Secondo una forma di realizzazione, l?impianto secondo la presente invenzione, comprende anche un sistema di riscaldamento (2) collegato a detto reattore (1).
Preferibilmente, detto sistema di riscaldamento ? scelto nel gruppo costituito da: una camicia riscaldante, un sistema di insufflaggio di vapore acqueo, o una loro combinazione.
Preferibilmente detto condensatore (3) e detto separatore bifase (4) si trovano ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, preferibilmente compresa tra 20 e 60 ?C. Preferibilmente, la pressione di vapore all?interno di detto condensatore (3) e di detto separatore bifase (4) ? compresa tra 2 e 50 bar, preferibilmente tra 10 e 14 bar.
Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, detto dispositivo di regolazione, preferibilmente detta valvola di regolazione, (5) varia il suo grado di apertura cos? da mantenere una pressione all?interno di detto reattore ad un valore preferibilmente compreso tra 0,5 e 1,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore.
Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, l?impianto secondo la presente invenzione comprende un serbatoio di stoccaggio (7), accoppiato a detto separatore bifase (4) per raccogliere la fase acquosa liquida derivante dalla condensazione del vapore acqueo separato dall?NH3 gassosa.
Preferibilmente detto serbatoio di stoccaggio (7) si trova in condizioni di pressione e temperatura ambiente.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, detto separatore bifase (4) comprende un sistema di riscaldamento (8) e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di riscaldamento essendo azionato e regolato per riscaldare detto separatore bifase (4) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C sulla base dell?aumento di detto pH della corrente liquida al di sopra di 8. Secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, detto separatore bifase (4) ? collegato ad un sistema di dosaggio di una base e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di dosaggio essendo azionato e regolato per ottenere la regolazione di detto pH fino ad un valore compreso tra 8 e 9. Secondo tale forma di realizzazione, detto separatore bifase (4) comprende anche un sistema di riscaldamento (8) che permette di mantenere la temperatura di detto separatore bifase (4) ad un valore compreso tra 60 e 90 ?C.
Preferibilmente detta base ? scelta nel gruppo costituito da: NaOH e KOH. Preferibilmente, detto sistema di riscaldamento (8), secondo le forme di realizzazioni precedenti, ? scelto nel gruppo costituito da: camicia riscaldante e insufflaggio di vapore o una loro combinazione.
Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, detto serbatoio (6) comprende un acido scelto nel gruppo costituito da: acido solforico, acido cloridrico o acido nitrico.
Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, detto serbatoio (6) comprende una soluzione acquosa di detto acido.
Preferibilmente, detto serbatoio (6) comprende acido solforico, pi? preferibilmente una soluzione acquosa di acido solforico satura in solfato di ammonio.
Preferibilmente, detto serbatoio (6) comprende anche un sistema di raffreddamento e una valvola di sicurezza la cui apertura ? azionata e regolata sulla base dell?(eventuale) aumento di pressione rilevato all?interno di detto serbatoio (6).
Preferibilmente detto sistema di raffreddamento permette vantaggiosamente di mantenere detto serbatoio (6) ad una temperatura compresa tra 10 e 30 ?C, preferibilmente tra 20 e 25 ?C al fine di evitare un eventuale eccessivo surriscaldamento dovuto alle reazioni di neutralizzazione esotermiche tra l?NH3 gassosa e l?acido, preferibilmente la soluzione acquosa di un acido, compreso all?interno di detto serbatoio. Analogamente, detta valvola di sicurezza permette vantaggiosamente di evitare un eccessivo aumento della pressione all?interno di detto serbatoio a seguito di dette reazioni di neutralizzazione.
Secondo una forma di realizzazione preferita, l?azoto ammoniacale ? quindi recuperato, mediante l?impianto della presente invenzione, sottoforma di un sale di ammonio, preferibilmente scelto nel gruppo costituito da: solfato di ammonio, cloruro di ammonio o nitrato di ammonio. Preferibilmente l?azoto ammoniacale ? recuperato sotto forma di una soluzione di un sale di ammonio, preferibilmente scelta nel gruppo costituito da: una soluzione di solfato di ammonio, una soluzione di cloruro di ammonio o una soluzione di nitrato di ammonio.
Preferibilmente, la concentrazione di ioni ammonio in detta soluzione di un sale di ammonio ? compresa tra 2 e 15 g/l, preferibilmente tra 6 e 10 g/l. Vantaggiosamente, l?impianto secondo la presente invenzione permette pertanto di recuperare l?azoto ammoniacale direttamente da reflui ad alto contenuto di azoto, ottenendo, non un ulteriore prodotto di scarto da dover smaltire, bruciare o ulteriormente lavorare, bens? un sale di ammonio (o una soluzione di un sale di ammonio) che ? direttamente utilizzabile a fini commerciali in svariati settori tecnologici, come ad esempio il settore dei fertilizzanti inorganici.
ESEMPI
Esempio 1
Il test ? stato condotto in un impianto che tratta in continuo circa una tonnellata/ora di refluo ad alto contenuto di azoto (fango di depurazione) con una concentrazione di azoto ammoniacale di circa 0,9 g/l. La prova di carbonizzazione ? stata condotta utilizzando un reattore con volume di un metro cubo riscaldato tramite camicia ad olio diatermico. La prova ? stata condotta ad una temperatura di circa 190 ?C, un?ora di tempo di residenza ad una pressione di circa 13 bar. Durante la prova ? stata impostata la pressione di sfiato della valvola di regolazione a circa 13,5 bar, quindi circa 1 bar al di sopra della tensione di vapore dell?acqua a quella temperatura. Un eccesso di pressione superiore alla pressione fissata nella valvola di regolazione permette la fuoriuscita dei vapori formatisi nel reattore prima nello scambiatore 3 e poi nel separatore 4, entrambi mantenuti ad una pressione di circa 13-13,5 bar. Il separatore 4 ? dotato di un sistema di riscaldamento per mantenere la frazione condensata a circa 45 ?C. La frazione gassosa contenente l?ammoniaca fluisce nel serbatoio 6 contenente l?agente acido, mantenuto ad una temperatura di circa 20 ?C e ad una pressione di 1 bar. A queste condizioni, facendo flussare circa 3000 litri di refluo sono stati recuperati in continuo circa 30 litri di soluzione acquosa contenente 3,9 g/l di azoto ammoniacale e circa 14,6 kg di solfato di ammonio microcristallino ottenuto facendo gorgogliare il gas in una soluzione acquosa di acido solforico satura di solfato d?ammonio.
Esempio 2
Un secondo test condotto utilizzando l?impianto e le condizioni di processo del primo esempio, con un fango con circa 0,9 g/l di azoto ammoniacale. I vapori evacuati dal processo continuo, sono stati fatti raffreddare nello scambiatore 3 e poi in parte nel separatore 4 che ? stato mantenuto alla temperatura di 90 ?C. In questo caso la concentrazione di azoto ammoniacale nella frazione liquida ? stata di 0,46 g/l, anzich? 3,90 g/l ottenuti a 45 ?C. I vapori sono stati fatti poi fluire all?interno di un serbatoio contenente 100 litri di una soluzione acquosa di acido solforico 1/10 vol/vol, ottenendo una soluzione di solfato di ammonio alla concentrazione di 150 g/l.
Claims (10)
1. Metodo per il recupero in continuo di azoto ammoniacale da una corrente gassosa direttamente prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, detto metodo comprendente le fasi di:
(a) in un reattore chiuso, sottoporre reflui contenenti azoto ad un trattamento di idrolisi termica o di carbonizzazione idrotermica, detto trattamento comprendente la fase di riscaldare detti reflui ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C per un periodo di tempo compreso tra 0,5 e 8 ore, fino a registrare un aumento della pressione di vapore all?interno di detto reattore dovuto allo sviluppo di una fase gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa, detta pressione di vapore essendo compresa tra 2 e 50 bar in funzione di detta temperatura di processo;
(b) prelevare in continuo detta fase gassosa dal reattore della fase (a) e convogliarla ad una fase di condensazione e separazione, mantenendo la pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore;
(c) condensare il vapore acqueo compreso all?interno di detta fase gassosa ad una temperatura compresa tra 5 e 90 ?C, fino ad ottenere la separazione di una fase acquosa liquida e di una fase gassosa comprendente NH3 gassosa;
(d) recuperare l?azoto ammoniacale sottoforma di un sale di ammonio facendo reagire l?NH3 gassosa separata nella fase (c) con un acido.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1 comprendente una fase (c?) di controllare il pH della fase acquosa liquida separata nella fase (c) e, nel caso in cui detto pH sia > 8, riscaldare detta fase acquosa liquida fino ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolta in detta fase acquosa liquida separata.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente una fase (c1) di mantenere la fase acquosa liquida separata nella fase (c) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C e aggiungere una base fino a registrare un pH di detta fase acquosa liquida maggiore di 8, preferibilmente compreso tra 8 e 12 ottenendo un?ulteriore separazione di NH3 gassosa eventualmente disciolto in detta fase acquosa liquida separata.
4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette fasi (c), (c?), (c1) e/o (d) sono fasi operanti in continuo con le fasi (a) e (b).
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti reflui contenenti azoto sono scelti nel gruppo costituito da: fanghi di depurazione, reflui zootecnici, reflui agro-industriali, percolati, frazioni organiche di rifiuti solidi urbani, digestati e una loro combinazione.
6. Impianto per il recupero in continuo di azoto ammoniacale direttamente da una corrente gassosa prodotta da idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica di reflui contenenti azoto, detto impianto comprendente:
- un reattore (1) di idrolisi termica o carbonizzazione idrotermica adatto ad accogliere detti reflui contenenti azoto e ad operare ad una temperatura di processo compresa tra 120 e 250 ?C e ad una pressione di vapore, in funzione di detta temperatura di processo, compresa tra 2 e 50 bar; detto reattore (1) essendo un reattore chiuso;
- un condensatore (3) accoppiato con un separatore bifase (4);
- una linea (1a) uscente da detto reattore (1) ed entrante in detto condensatore (3) per il trasporto di detta corrente gassosa comprendente vapore acqueo e NH3 gassosa;
- una linea (3a) uscente da detto condensatore (3) ed entrante in detto separatore bifase (4);
- un serbatoio (6) comprendente un acido per il recupero dell?azoto ammoniacale sotto forma di un sale di ammonio;
- una linea (4b) uscente da detto separatore bifase (4) ed entrante in detto serbatoio (6) per il trasporto dell?NH3 gassosa separato in detto separatore bifase (4);
- un dispositivo di regolazione (5) configurato per il controllo della pressione all?interno di detto reattore (1) detto dispositivo di regolazione essendo un dispositivo di regolazione (5a) posto sulla linea (3a), oppure un dispositivo di regolazione (5b) posto sulla linea (4b), in cui detto dispositivo di regolazione, in base al valore di pressione rilevato all?interno di detto reattore, varia il suo grado di apertura cos? da mantenere una pressione all?interno di detto reattore ad un valore compreso tra 0,2 e 2,0 bar al di sopra della suddetta pressione di vapore; detto dispositivo di regolazione essendo preferibilmente una valvola di regolazione.
7. Impianto secondo la rivendicazione 6 in cui detto serbatoio (6) comprende un sistema di raffreddamento e una valvola di sicurezza la cui apertura ? azionata e regolata sulla base dell?aumento di pressione rilevata all?interno di detto serbatoio (6).
8. Impianto secondo la rivendicazione 6 o 7 comprendente un serbatoio di stoccaggio (7), accoppiato a detto separatore bifase (4) per raccogliere il vapore acqueo separato dall?NH3 gassosa e condensato in una fase acquosa liquida.
9. Impianto secondo la rivendicazione 8 in cui detto separatore bifase (4) comprende un sistema di riscaldamento (8) ad esso collegato e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di riscaldamento essendo azionato e regolato per riscaldare detto separatore bifase (4) ad una temperatura compresa tra 60 e 90 ?C sulla base dell?aumento di detto pH della corrente liquida al di sopra di 8.
10. Impianto secondo la rivendicazione 8 in cui detto separatore bifase (4) ? collegato ad un sistema di dosaggio di una base e detto serbatoio di stoccaggio (7) comprende un sistema di rilevazione del pH della corrente liquida raccolta all?interno di detto serbatoio di stoccaggio, detto sistema di dosaggio essendo azionato e regolato per ottenere la regolazione di detto pH fino ad un valore maggiore di 8, preferibilmente compreso tra 8 e 12, detto separatore bifase (4) comprendente un sistema di riscaldamento (8) ad esso collegato; detto sistema di riscaldamento essendo azionato e regolato per riscaldare detto separatore bifase (4) e mantenerlo ad una temperatura compresa 60 e 90 ?C.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000028508A IT202000028508A1 (it) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Metodo e impianto per il recupero dell’azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici |
| PCT/IB2021/060934 WO2022112973A1 (en) | 2020-11-26 | 2021-11-24 | Method and plant for the recovery of ammoniacal nitrogen from gas streams produced by hydrothermal treatments |
| EP21830764.3A EP4251719A1 (en) | 2020-11-26 | 2021-11-24 | Method and plant for the recovery of ammoniacal nitrogen from gas streams produced by hydrothermal treatments |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT102020000028508A IT202000028508A1 (it) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Metodo e impianto per il recupero dell’azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT202000028508A1 true IT202000028508A1 (it) | 2022-05-26 |
Family
ID=74557179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT102020000028508A IT202000028508A1 (it) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Metodo e impianto per il recupero dell’azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4251719A1 (it) |
| IT (1) | IT202000028508A1 (it) |
| WO (1) | WO2022112973A1 (it) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050113611A1 (en) * | 2003-03-28 | 2005-05-26 | Adams Terry N. | Apparatus and process for separation of organic materials from attached insoluble solids, and conversion into useful products |
| US20120247164A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Vitag Corporation | High value organic-enhanced inorganic fertilizers |
| WO2017055131A1 (de) | 2015-09-28 | 2017-04-06 | Grenol Ip Gmbh | System zur aufarbeitung von organischen reststoffen mittels hydrthermaler karbonisierung |
| KR20180025326A (ko) | 2016-08-29 | 2018-03-09 | 고등기술연구원연구조합 | 하폐수 슬러지 처리 장치 및 하폐수 슬러지 처리 방법 |
| US20190144320A1 (en) * | 2016-05-20 | 2019-05-16 | Cambi Technology As | Method for recovery of phosphate |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2771474A1 (en) * | 2011-10-28 | 2014-09-03 | Xergi Nix Technology A/S | Method for anaerobic fermentation and biogas production |
-
2020
- 2020-11-26 IT IT102020000028508A patent/IT202000028508A1/it unknown
-
2021
- 2021-11-24 WO PCT/IB2021/060934 patent/WO2022112973A1/en unknown
- 2021-11-24 EP EP21830764.3A patent/EP4251719A1/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050113611A1 (en) * | 2003-03-28 | 2005-05-26 | Adams Terry N. | Apparatus and process for separation of organic materials from attached insoluble solids, and conversion into useful products |
| US20120247164A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Vitag Corporation | High value organic-enhanced inorganic fertilizers |
| WO2017055131A1 (de) | 2015-09-28 | 2017-04-06 | Grenol Ip Gmbh | System zur aufarbeitung von organischen reststoffen mittels hydrthermaler karbonisierung |
| US20190144320A1 (en) * | 2016-05-20 | 2019-05-16 | Cambi Technology As | Method for recovery of phosphate |
| KR20180025326A (ko) | 2016-08-29 | 2018-03-09 | 고등기술연구원연구조합 | 하폐수 슬러지 처리 장치 및 하폐수 슬러지 처리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022112973A1 (en) | 2022-06-02 |
| EP4251719A1 (en) | 2023-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10793458B2 (en) | Process to recover ammonium bicarbonate from wastewater | |
| US11858823B2 (en) | Process to recover ammonium bicarbonate from wastewater | |
| Başakçilardan-Kabakci et al. | Recovery of ammonia from human urine by stripping and absorption | |
| Zico et al. | Sustainable ammonia resource recovery from landfill leachate by solar-driven modified direct contact membrane distillation | |
| US4594131A (en) | Process for removing ammonia and acid gases from process streams | |
| CA1092052A (en) | Process for separating ammonia and acid gases from waste waters containing fixed ammonia salts | |
| US8747672B2 (en) | Process and system for recovering phosphorus from wastewater | |
| JPH04277074A (ja) | 硫化水素、シアン化水素及びアンモニアを含む水溶液の処理方法 | |
| CN106495404B (zh) | 一种高酸度高盐度含铜有机废水的处理方法 | |
| KR20170098478A (ko) | 암모니아수 및 암모니아화합물 회수 장치 및 방법 | |
| CN110104866A (zh) | 一种高浓度酸性氟化铵废液的处理装置及其处理工艺 | |
| CA1092051A (en) | Process for separating ammonia and acid gases from waste waters containing fixed ammonia salts | |
| KR101624258B1 (ko) | 질소와 인 제거, 회수 장치 및 그 방법 | |
| DE102009036874A1 (de) | Verfahren zur energetisch optimierten Gewinnung von Ammoniumsalzen | |
| IT202000028508A1 (it) | Metodo e impianto per il recupero dell’azoto ammoniacale da correnti gassose prodotte da trattamenti idrotermici | |
| CN105000745B (zh) | 一种含硫气田采出水处理*** | |
| SE1950636A1 (en) | Chemical processing of struvite | |
| EP3898515A1 (en) | Process to recover ammonium bicarbonate from wastewater | |
| KR20160003935A (ko) | 인 제거, 회수 장치 및 그 방법 | |
| WO2005044742A1 (en) | Process for the biological treatment of sulphur salts | |
| Prakash | Biokinetic studies in the treatment of tannery effluent | |
| Kleyböcker et al. | Factsheet: Ammonium sulphate production via air stripping and gas scrubbing | |
| Jalili et al. | Biorecovery of ammonium from manure digestate by Acidithiobacillus thiooxidans | |
| Kleyböcker et al. | Factsheet: Ammonium sulphate production via membrane stripping in a hollow fibre membrane contactor | |
| IT202100021713A1 (it) | Processo e impianto per il recupero di fosforo, azoto e magnesio sotto forma di struvite |