ITMI20091008A1 - Processo biologico a singolo stadio per la riduzione dell'azoto contenuto in reflui zootecnici - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“PROCESSO BIOLOGICO A SINGOLO STADIO PER LA RIDUZIONE DELL’AZOTO CONTENUTO IN REFLUI ZOOTECNICI”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un processo a singolo stadio di trasformazione biologica dell'azoto contenuto nei reflui zootecnici in N2gassoso.

La rimozione dell’azoto nei reflui zootecnici è sempre stato ritenuto un obiettivo poco importante fino alla scoperta dell’alto contenuto di nitrati che generalmente è presente nelle prime falde acquifere delle pianure a seguito della diffusa pratica di concimazione azotata mediante fertiirrigazione con reflui zootecnici. Il rapporto generalmente elevato N/C tipico di molte deiezioni animali ha sempre reso difficoltoso il trattamento di detti reflui con sistemi semplici e poco costosi.

Infatti lo squilibrio tra nutrienti rende non particolarmente facile ed efficiente il trattamento dei reflui con il processo di depurazione biologico aerobico detto “fanghi attivi” contenenti un’alta concentrazione microbica preformata obbligando gli allevatori a complicati e costosi post trattamenti o a consumare molta acqua per diluire sostanzialmente il refluo.

Di fatto l’elevato contenuto di ammoniaca e di azoto organico nei reflui zootecnici, generalmente nell’ ordine di 3500-4000 mg/1, inibisce parzialmente il processo biologico a fanghi attivi limitando le performance dell’impianto e Γ eliminazione dell’azoto dal ciclo.

Una soluzione al problema è rappresentata dal trattamento con fanghi attivi di miscele di reflui civili con reflui zootecnici: ciò risulta tuttavia poco praticabile in relazione al fatto che gli allevamenti sono lontani dagli insediamenti civili (città o villaggi) e degli odori emanati da questo tipo di impianti.

Tuttavia la via biologica al trattamento e alla trasformazione dell’azoto è sempre stata privilegiata rispetto ad altri processi considerati costosi e poco gestibili quali trattamenti chimici, chimico-fisici o trattamenti combinati.

L’abbattimento dell’azoto nei reflui per via biologica segue solitamente una via metabolica che prevede la trasformazione dell’azoto organico dapprima in ammoniaca (solitamente per idrolisi o per via enzimatica) la quale viene successivamente trasformata, in presenza di ossigeno, in nitriti e successivamente in nitrati (nitrificazione) a cura dei batteri Nitrosomonas Spp e Nitrobacter ed infine trasformato in azoto gassoso grazie a particolari batteri denitrificanti anaerobici (denitrificazione). L’intera reazione è rappresentata nella seguente schematizzazione (non stechiometrica)

Appare evidente il dispendio energetico necessario per alimentare aria allo scopo di ossidare l’ammoniaca a nitrito e poi a nitrato in ambiente ossidativi per poi ridurre la molecola ad azoto gassoso in ambiente anaerobico. Di fatto l’energia metabolica necessaria per trasformare NH4in N03è pari a 4,6 g di 02per ogni g di azoto (N) rimosso. Inoltre tale processo, pur fornendo una riduzione dell’azoto generalmente compresa tra il 50 e 90%, richiede la realizzazione di ciascuna fase in reattori separati (apposite vasche) date le differenti condizioni operative delle stesse. Ciò implica controlli continui per il buon andamento del processo a scapito della semplicità e della facilità di gestione dell’impianto complessivo.

La complessità impiantistica di tale processo di nitro-denitro ha fatto desistere molti allevamenti del dotarsi di trattamenti sui reflui zootecnici facendoli optare principalmente per la tecnica di spandimento controllato sui campi, un sistema gestionale regolato da apposite leggi Regionali, ma che non trova ormai

più spazio nella pratica a causa, come detto sopra, dell’ eccessiva presenza di nitrati nell’acque di falda e quindi in quelle destinate all’uso potabile.

Al fine di mitigare il problema già alla fine degli anni ‘90 alcuni ricercatori avevano elaborato un processo di trattamento di reflui zootecnici aventi un carico organico d’azoto nell’ordine di 3.500-4.000 mg/1 Ntot, denominato SHARON il quale in viene condotto in condizioni di pH, ossigeno e temperatura tali da avere la produzione di solo nitriti (circa il 50% dell’ammoniaca in ingresso), senza arrivare a nitrati, come riassunto dalla seguente equazione

La fase successiva del processo è quella di riduzione anaerobica dei nitriti ad azoto gassoso secondo quanto riportata nella reazione (1).

Questo processo permette un risparmio energetico del 25-30% rispetto al processo che utilizza la precedente reazione (1) visto la minore quantità di aria necessaria per l’ossidazione dell’ammoniaca. Questo processo tuttavia prevede due passaggi distinti e quindi due reattori distinti: P aerobico e Panaerobico.

L’eccesso di azoto nei reflui non è tuttavia esclusività degli allevamenti zootecnici ma è un problema presente anche nei percolati da discarica e nei suatanti degli ispessitori fanghi degli impianti di depurazione biologica a fanghi attivi. A tale scopo è stato proposto un processo denominato CANON che prevede la trasformazione dell’ ammoniaca in azoto gassoso in un'unica fase (un solo reattore) alternando Pareazione a periodi di anaerobiosi. Questo processo si è dimostrato utile per il trattamento dei surnatanti degli ispessitori per fanghi biologici dove il carico di azoto ammoniacale è di gran lunga minore rispetto a quello dei reflui zootecnici. Tuttavia tale processo ha mostrato in generale scarse applicazioni a causa della sua instabilità. Di fatto, come è noto, le elevate concentrazioni di azoto ammoniacale, come quello nei reflui zootecnici, inibiscono la digestione anerobica.

A seguito di alcune ricerche è apparsa la possibilità di eliminare dai reflui particolarmente concentrati l’ammoniaca direttamente sotto forma di azoto gassoso in condizioni totalmente anaerobiche utilizzando un unico reattore, con particolari

ceppi batterici e in presenza di nitriti. Tale processo denominato ANAMMOX è caratterizzato dalla seguente equazione

Una efficace ingegnerizzazione ha attivato il processo Sharon prima (debolmente aerobico) e il processo Anammox dopo (anaerobico) ottenendo una rimozione pressoché completa dell’azoto dei reflui con un risparmio energetico e indiretto di circa il 25-30% rispetto al tradizionale sistema nitro-denitro. Anche negli impianti realizzati i reattori necessari però rimangono due in quanto i due processi lavorano in condizioni di processo differenti e con biomasse differenti.

L’insieme delle due reazione è ben semplificato nel seguente schema

La possibilità di realizzare un singolo reattore in grado di attuare nello stesso ambiente l’ammonificazione dell’azoto organico, la parziale nitrazione e la denitrificazione secondo i processi SHARON e ANAMMOX è stata realizzata con il processo SNAP (Single-stage Nitrogen removai using Anammox and Partial nitritation) effettuato su scala di laboratorio come riportato nell’ articolo di Furukava,K., Lieu, P.K., Tokitoh,H. e Fujii,T., “Development of single-stage nitrogen removai using anammox and partial nitritation (SNAP) and its treatment performance”, Water & Science Technology, 53 (6), pp. 83-90 (2006). In questo articolo si dimostra la possibilità di realizzare abbattimenti del 60-80% rispetto all’azoto ammoniacale in ingresso di reflui con valori di azoto ammoniacale relativamente bassi in generale inferiori a 150 mg/1.

Tuttavia, come detto, i reflui zootecnici presentano un carico di azoto totale e ammoniacale particolarmente importante, generalmente nell’ordine di 3500-4000 mg/1 di azoto totale di cui 3000 mg/1 di ammoniaca, un COD elevato ed una elevata quantità di solidi sospesi da risultare difficilmente trattabile mediante digestione anerobica.

Nell’arte nota esaminata finora non viene descritto un processo per trattare

reflui zootecnici contenenti più di 3500 mg/1 di azoto totale con elevate quantità di azoto ammoniacale e trasformare l’azoto ammoniacale essenzialmente in azoto gassoso.

Scopo della presente invenzione è quello di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un processo per la riduzione biologica dell’ azoto contenuto in reflui zootecnici ad alto carico azotato, in particolare contenenti 3500 mg/1 di azoto totale, che sia realizzabile in un unico stadio.

Un altro scopo è quello di fornire un tale processo che permetta un abbattimento elevato del carico di azoto totale, preferibilmente nell’ordine di almeno il 70% o maggiore.

Un ulteriore scopo è quello di fornire un sistema impiantistico in grado di realizzare un tale processo di riduzione biologica dell’azoto contenuto in reflui zootecnici che sia semplice, affidabile, facile da gestire e poco costoso.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nelle annesse rivendicazioni indipendenti 1 e 7.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il processo secondo l’invenzione per la riduzione biologica dell’azoto contenuto in reflui zootecnici comprende

(A) fasi ossiche dove l’azoto ammoniacale e/o organico del refluo viene parzialmente ossidato a nitrito utilizzando una biomassa di batteri aerobici; (B) fasi anossiche di denitrificazione dove l’azoto ammoniacale e i nitriti del refluo ottenuto dalla fase (A) vengono trasformati direttamente in azoto gassoso (N2) e acqua utilizzando una biomassa di batteri autotrofi anaerobici

caratterizzato dal fatto che ciascuna fase ossica (A) è alternata a ciascuna fase anossica (B) con un’alternanza tra fase ossica e anossica che varia da 2 a 20 ore e con un rapporto della durata della fase ossica (A) rispetto alla fase anossica (B) compreso tra 2 e 0,5 e dal fatto che il pH del refluo è mantenuto tra 6,5 e 7,7, il tempo idraulico di ritenzione è tale da essere compreso tra 5 e 20 giorni, la temperatura è compresa tra 20 e 32°C, dette fasi ossiche (A) e fasi anossiche (B) essendo effettuate in un unico reattore.

Come detto i reflui zootecnici sono caratterizzati dall’avere un carico organico d’azoto totale generalmente nell’ordine di 3.500-4.500 mg/1 Ntotdi cui almeno 3000 mg/1 come azoto ammoniacale.

La biomassa di batteri aerobici della fase (A) può essere rappresentata dai batteri Nitrosomonas. Altri batteri utilizzabili in questa fase sono quelli impiegati dal processo SHARON. Inoltre le condizioni operative di detta fase (A) sono tali da avere una completa assenza di batteri Nitrobacter responsabili della ossidazione dei nitriti in nitrati.

La durata della fase (A) e quella della fase (B) utilizzate nel rapporto sopra indicato vengono espresse con le stesse unità di misura, ad esempio giorni oppure ore.

Nella fase ossica (A) l’ossidazione avviene alimentando ossigeno nel refluo sotto forte agitazione. L’ossigeno viene alimentato sotto forma di aria e la quantità di aria varia da un massimo ad un minimo in funzione della quantità di azoto ammoniacale in ingresso che si desidera ossidare parzialmente. Generalmente si alimenta ossigeno in quantità tale da essere completamente consumato nella parziale ossidazione dell’ammoniaca prima di passare ad effettuare la fase (B).

Inoltre la quantità di ossigeno alimentata è tale da generare alla fine dalle fase (A) un rapporto molare nitriti/ammoniaca maggiore o uguale a 1, preferibilmente maggiore di 1.

In particolare durante la fase ossica (A) la concentrazione di ossigeno solubilizzata nel refluo è preferibilmente compresa tra 2 e 5 mg/1.

L’ingresso di ossigeno nella massa biologica avviene mediante insufflazione d’aria o mediante l’uso di dispositivi di movimentazione aria ad esempio candele porose, piattelli diffusori, eiettori, preferibilmente con dispositivi in grado di alimentare aria (ossigeno) nel refluo e generare un regime turbolento; preferito è l’utilizzo di eiettori ad “effetto Venturi” che risultano molto efficaci nel fornire uniformemente ossigeno alla massa (refluo), nel creare vortici all’ interno del refluo e nel nebulizzare il refluo.

Di fatto grazie all<9>“effetto Venturi” il refluo da trattare si miscela nell<9>eiettore molto intimamente con l’ossigeno il quale, a contatto con le particelle di refluo nebulizzato in stato di forte agitazione cinetica, si discioglie nelle particelle stesse in maniera efficace. Infatti sotto queste condizioni aumenta di molto la superficie complessiva delle particelle di refluo a contatto con l'ossigeno migliorando le costanti di trasferimento e massimizzando la solubilità dell’ossigeno nel refluo alla temperatura di lavoro.

Pertanto la fase ossica (A) viene condotta operando in maniera tale e in condizioni di pH, T, tempo idraulico nell’intervallo sopra definito tali da ottenere alla fine della fase (A) le condizioni operative atte ad una fase anossica (B), in particolare la quantità di ossigeno disciolto nel refluo ottenuto alla fine della fase (A) è pari a 0.

Le condizioni operative di processo definite sopra sono anche tali da permettere Γ esistenza di batteri anaerobici utili nella fase anossica (B), generalmente come quelli utilizzati nel processo ANAMMOX. Si possono citare come batteri anerobici quelli appartenenti alla famiglia dei planctomiceti, in particolare Planctomyces and Pirellula.

Il pH viene regolato utilizzando anidride carbonica come agente acidificante.

Per tempo idraulico di ritenzione si intende il tempo medio di contatto tra substrato (refluo) e massa batterica e corrisponde al tempo medio della biomassa all’ interno del reattore.

Il tempo idraulico di ritenzione, e la concentrazione di ossigeno disciolto sono tali da assicurare la reazione di nitrificazione ad opera degli opportuni batteri nitrificanti mentre la durata della fase anossica rispetto a quella ossica è tale da permettere la riduzione dei nitriti ad azoto gassoso.

Operando in queste condizioni, dopo una fase iniziale di start-up, si ottiene una massa biologica o biomassa che permette un’alta conversione complessiva (fasi (A) fasi (B)) dell’azoto organico in essa contenuto in azoto gassoso.

Il processo della presente invenzione è in grado di utilizzare Phabitat di nicchia (definita anche nicchia ecologica) di un unico reattore per far prosperare una biomassa formata da due specie di batteri (aerobici e anaerobici) e di trattare reflui zootecnici contenenti anche più di 3500 mg/1 di azoto totale di cui almeno 3000 mg/1 di ammoniaca, concentrazione considerata nell’arte difficilmente compartibile con una buona attività della biomassa contenuta in un reattore biologico.

Ciò è invece possibile sfruttando l’alternanza della fase ossica e anossica e scegliendo la loro durata in modo da avere il rapporto sopra indicato. Di fatto le alternanze programmate e calibrate tra fasi ossiche e anossiche e lo specifico intervallo di pH definito sopra selezionano una speciale biomassa artefice della trasformazione dell’azoto organico in azoto gassoso. La biomassa è preferibilmente supportata sui solidi sospesi contenuti nel refluo, quali ad esempio paglia.

La variazione della quantità di aria insufflata da un minimo ad un massimo è possibile grazie ad un sistema di regolazione, che verrà descritto qui di seguito, che permette di interrompere, per tempi prefissati, il flusso di aria e mantenere comunque il liquame in agitazione/sospensione.

Il sistema impiantistico che permette la riduzione biologica dell’azoto ammoniacale contenuto in reflui zootecnici secondo il processo descritto sopra comprende preferibilmente un reattore chiuso, una pluralità di tubazioni di liquido interne al reattore su cui è montata una pluralità di eiettori/miscelatori ad “effetto Venturi”, una pompa di ricircolo per il refluo avente un numero di giri variabile la cui mandata è connessa agli eiettori e la cui aspirazione è connessa al reattore, una pluralità di tubazioni per l’aria interne al reattore. Ciascuna tubazione per l’aria è connessa in una sua estremità a ciascun eiettore/miscelatore ed è sporgente dal reattore all’altra estremità libera in atmosfera. Al variare del numero di giri della pompa di ricircolo varia la quantità di refluo aspirato dal reattore e di conseguenza la quantità d’aria aspirata dall’ambiente esterno ed entrante negli eiettori.

Il sistema è dotato anche di parziale regolazione di pH utilizzando anidride carbonica come agente acidificante e di un ossimetro per il rilevamento dell’ossigeno disciolto nel refluo da trattare.

Ulteriori caratteristiche dell’ invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 è una diagramma che illustra, utilizzando frecce, il flusso del refluo secondo il processo della presente invenzione;

la Fig. 2 è una vista dall’alto di un reattore di reazione completo delle tubazione di processo;

la Fig. 3 è una vista in sezione verticale del reattore di fig. 2 secondo il piano definito dalla linea ΙΙ-Π.

Con riferimento alla Fig. 1 viene descritto un reattore 1 di forma cilindrica e costituito da una vasca chiusa, di capacità pari a 1100 m<3>. Tale reattore è in grado di trattare un refluo con un carico organico in ingresso (kg azoto totale/m di reattore · giorno) compreso tra 0,08 e 2,1. Le frecce in fig. 1 indicano il senso del flusso del refluo durante il funzionamento normale (a regime) dell’impianto. Sul fondo del reattore 1 è posizionata una pluralità di tubazioni di liquido 2 e su ciascuna tubazione di liquido 2 è montato almeno un eiettore/miscelatore 7, preferibilmente una pluralità di eiettori/miscelatori 7. Ciascun eiettore 7 è posizionato sulla parte di tubazione 2 adagiata sul fondo del reattore 1.

Da ciascun eiettore si stacca poi una rispettiva tubazione verticale 6 (fig. 2) uscente dal reattore 1 (fig. 3) per l’aspirazione dell’aria. Questi eiettori sono in pratica degli aeratori/diffusori e funzionano secondo il principio Venturi: il refluo da trattare viene utilizzato come fluido motore di ciascun eiettore per l’aspirazione dell’aria durante il passaggio di detto refluo nell’eiettore. In questo modo gli eiettori forniscono al refluo da trattare una specifica quantità di ossigeno.

Il numero degli eiettori 7 non è vincolante ai fini della presente invenzione. In una realizzazione preferita sono diciassette, posizionati ciascuno sulla relativa tubazione. E’ anche possibile posizionare più eiettori 7 su ciascuna tubazione 2.

L’uscita di ciascun eiettore è aperta verso la vasca. L’aspirazione del refluo dalla vasca 1, effettuata per mezzo di una pompa 3 di ricircolo, richiama aria dall’ambiente esterno verso l’interno dell’eiettore innescandolo. In questo modo si ottiene l’ossigenazione del refluo in contemporanea con l’agitazione di detto refluo.

Ciascuna tubazione di liquido 2 è collegata a sua volta ad un collettore di distribuzione 5 (fig. 2) o condotta principale superiore che ha lo scopo di distribuire il refluo alle singole tubazioni di liquido 2. In questo modo tale collettore 5 alimenta il refluo in ingresso ai singoli eiettori 7. Detto collettore 5 è inoltre connesso alla mandata della pompa 3 (fig. 1) che fa ricircolare il refluo da trattare. In una realizzazione preferita per motivi di sicurezza viene previsto anche un collettore ausiliario 8 (fig. 2) posto in parallelo al collettore principale di distribuzione 5.

L’alimentazione del refluo alla vasca 1 viene effettuata fino a riempimento utilizzando una pompa per il caricamento (non illustrata in figura) in modalità batch oppure in frazioni nell’arco di tutta una giornata in semicontinuo. Tuttavia è anche possibile effettuare l’alimentazione del refluo in continuo. Una volta caricato il refluo nella vasca 1, la pompa di ricircolo 3 aspira il refluo dal fondo del reattore 1 e lo manda alla condotta principale 5 dopo essere passato attraverso un filtro 4 (fig. 1) che ha lo scopo di trattenere le principali impurità più grandi di 1-2 mm. Detto filtro di sicurezza 4 è posto a valle della pompa di ricircolo 3 che porta il refluo alla vasca ed a monte degli eiettori 7 per la loro protezione. Detta pompa di ricircolo 3 ha una pressione di mandata compresa tra zero e 8 atm.

Come detto, il sistema di diffusione dell’aria nel refluo per mezzo degli eiettori 7 è realizzato attraverso una speciale rete di tubazioni: collettore 5, collettore ausiliare 8, tubazioni di liquido 2, e tubazioni aria 6. Dette tubazioni sono realizzate preferibilmente in materiale plastico, ad esempio HDPE. La captazione dell’aria per il vuoto (effetto Venturi) che si instaura negli eiettori 7 al passaggio del refluo si attua tramite le speciali adduzioni verticali 6 (tubazioni verticali aria) che sporgono dalla vasca o reattore 1.

Di fatto ciascuna tubazione 6 è interna la reattore 1 ed è connessa in una sua estremità a ciascun eiettore/miscelatore 7 mentre all’altra estremità è libera nell’atmosfera e sporgente dal reattore 1.

In detta vasca 1 il refluo viene alternativamente sottoposto a fasi con ossigeno (ossiche) e a fasi senza ossigeno (anossiche) secondo una alternanza ben determinata da un temporizzatore. Detto temporizzatore provvede a gestire un “inverter” in grado di regolare il numero di giri della pompa di ricircolo 3 che ha la funzione sia di aspirare il refluo dalla stessa vasca sia di re-immetterlo agli eiettori ad alta pressione, ad esempio circa 8 bar, miscelando intimamente il refluo nebulizzato con l’ossigeno contenuto nell’aria aspirata a seguito dell’aspirazione del refluo. Ad un numero di giri massimo della pompa di ricircolo 3 corrisponde anche una cessione di ossigeno massima (massima aria aspirata) mentre ad un numero di giri minimo corrisponde un rilascio minimo di ossigeno in vasca durante la fase anossica.

Il semplice stazionamento del refluo per tempi idraulici determinati (da 5 a 20 giorni) con pH entro i limiti definiti (6, 5-7, 7) e temperature oscillanti tra i 20 e i 32 °C determina l’abbattimento dell’azoto totale in percentuali che variano dal 50 al 90%. A règime rimpianto mantiene una sua staticità metabolica regolata solamente dalle operazioni di carico e scarico del refluo che avvengono tramite pompe regolabili: di fatto è possibile avere condizioni ossiche o anossiche variando semplicemente il numero di giri di una pompa di aspirazione dei liquami dalla vasca la quale richiama aria dall’esterno grazie alla rete di distribuzione (tubazioni aria 6) che collega gli eiettori 7 con l’ambiente esterno.

La pompa 3 di ricircolo del refluo può anche essere una pluralità di pompe 3 collegate tra loro in parallelo, come pure possono esserlo le altre macchine previste nel sistema sopra descritto.

L’installazione di eiettori è preferita poiché risulta impiantisticamente di più semplice gestione rispetto ad altri sistemi di aerazione anche se la presente invenzione non è limitata al solo uso di eiettori. Particolarmente preferiti sono gli eiettori/miscelatori descritti nella domanda di brevetto MI2006A 00858 qui incorporata integralmente per riferimento.

Nel sistema impiantistico sopra descritto è prevista anche la strumentazione per la regolazione di pH e/o per il rilevamento dell’ossigeno disciolto nel refluo da trattare (ossimetro). E’ previsto anche un processore per seguire il processo e in grado di variare le condizioni operative nell’ambito delle 24 ore giornaliere. Il mix di condizioni operative come descritte sopra e il rapporto tra la fase ossica e quella anossica è tale da avere in uscita un refluo trattato avente un contenuto di azoto nell’ordine del 5% rispetto al contenuto di azoto iniziale del refluo da trattare e una sostanziale assenza di nitrati.

In pratica

- l’alternanza tra fase ossica e anossica compreso da 2 a 20 ore

- il pH compreso tra 6,5 e 7,7

- il carico organico del refluo in ingresso (kg azoto totale/m di reattore<■>giorno) compreso tra 0,08 e 2,1

- la temperatura compresa tra i 20 e 32 °C

- l’ossigeno alimentato nella fase anossica pari a zero e compreso tra 2 e 5 mg/1 nella fase ossica

- il tempo idraulico di ritenzione compreso tra i 5 e i 20 giorni permettono di selezionare una specifica biomassa specializzata che consente di abbattere per via biologica tra il 70 e il 90% dell’azoto totale contenuti nel refluo zootecnico in combinazione con un abbattimento del 80-90% del carico organico di detto refluo.

Inoltre l’alternanza di fase ossica e anossica nello stesso reattore è resa possibile grazie al sistema di tubazioni e apparecchiature sopra descritto. Infatti l’utilizzo di un reattore chiuso e di una pompa di ricircolo con un numero di giri variabile permette di aspirare dall’ ambiente esterno la quantità d’aria necessaria a realizzare la fase ossica (A) con agitazione, e di non alimentare aria durante la fase anossica (B), all’interno di un unico reattore.

Il processo sopra descritto prevede inoltre anche operazioni di lavaggio del circuito degli eiettori, operazioni di lavaggio del filtro, etc.

Il processo della presente invenzione presenta i seguenti vantaggi:

- riunisce in un unico reatore fasi differenti nel catabolismo dell’azoto totale (ossidazione, nitrificazione e denitrificazione) in passato oggeto di trattamenti separati;

- raggiunge rendimenti di abbatimento dell’azoto mediamente superiori del 30-40% rispeto agli impianti tradizionali Nitro-Denitro;

- otiene risparmi energetici notevoli (>30%) rispeto ai processi tradizionali in quanto il passaggio quasi immediato da ammoniaca ad azoto gassoso avviene senza la necessità di grandi quantitativi di ossigeno ovvero di aria distribuiti nella massa liquida da tratare;

- i tempi idraulici di permanenza, a parità di risultato, sono mediamente inferiori del 50% consentendo un uguale risparmio di opere civili, ad esempio vasche.

Alle presenti forme di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per la riduzione biologica dell’azoto contenuto in reflui zootecnici comprendente (A) fasi ossiche dove l’azoto ammoniacale e/o organico del refluo viene parzialmente ossidato a nitrito utilizzando una biomassa di batteri aerobici; (B) fasi anossiche di denitrificazione dove l’ammoniaca rimanente e i nitriti contenuti nel refluo uscente dalla fase (A) vengono trasformati direttamente in azoto gassoso (N2) e acqua utilizzando una biomassa di batteri autotrofi anaerobici caratterizzato dal fatto che ciascuna fase ossica (A) è alternata a ciascuna fase anossica (B) con un’alternanza tra fase ossica e anossica che varia da 2 a 20 ore e con un rapporto della durata della fase ossica (A) rispetto alla fase anossica (B) compreso tra 2 e 0,5 e dal fatto che il pH del refluo è mantenuto tra 6,5 e 7,7, il tempo idraulico di ritenzione è tale da essere compreso tra 5 e 20 giorni, la temperatura è compresa tra 20 e 32°C, dette fasi ossiche (A) e fasi anossiche (B) essendo effettuate in un unico reattore.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui nella fase ossica (A) l’ossidazione avviene sotto forte agitazione e alimentando ossigeno sotto forma di aria, in quantità tale da essere completamente consumato alla fine di ciascuna fase (A) ed tale da dare un rapporto molare nitriti/ammoniaca maggiore o uguale a 1, preferibilmente maggiore di 1.
3. 3. Processo secondo la rivendicazione 2 in cui nella fase ossica (A) la concentrazione di ossigeno solubilizzata nel refluo è compresa tra 2 e 5 mg/1.
4. 4. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui il pH viene regolato utilizzando anidride carbonica come agente acidificante.
5. 5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui il refluo da trattare in ingresso contiene almeno di 3500 mg/1 di azoto totale di cui almeno 3000 mg/1 di ammoniaca.
6. 6. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui biomassa di batteri (aerobici e anerobici) è supportata su solidi sospesi contenuti nel refluo.
7. 7. Sistema per la riduzione biologica dell’ azoto ammoniacale contenuto in reflui zootecnici comprendente un reattore chiuso (1), una o più tubazioni (2) per liquido interne al reattore (1), detta ciascuna tubazione per liquido (2) essendo dotata di almeno un eiettore/miscelatore (7) ad “effetto Venturi”, una pompa (3) avente un numero di giri regolabile la cui mandata è connessa a detto almeno un eiettore (7) e la cui aspirazione è connessa al reattore (1), una o più tubazioni (6) per l’aria interne al reattore (1), ciascuna tubazione (6) essendo connessa in una sua estremità ad un eiettore/miscelatore (7), l’altra estremità di detto tubo (6) essendo sporgente dal reattore (1) e lìbera in atmosfera, in cui al variare del numero di giri della pompa (3) di ricircolo del refluo varia la quantità d’aria aspirata dall’ambiente esterno attraverso le tubazioni (6) ed entrante negli eiettori (7).
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7 comprendente inoltre un filtro (4) per trattenere impurità con dimensioni maggiori di 1-2 mm, posizionato a valle della pompa di ricircolo (3) e a monte degli eiettori (7).
9. 9. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-8 in cui detta pompa (3) ha una pressione di mandata compresa tra zero e 8 atm.
10. 10. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti 7-9 in cui le tubazioni di un collettore (5), le tubazioni (2) di liquido, e le tubazioni (6) per l’aria sono in materiale plastico, ad esempio HDPE.
11. 11. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10 comprendente inoltre una strumentazione per la regolazione di pH e/o per il rilevamento dell’ ossigeno disciolto nel refluo da trattare (ossimetro).