ITRM960035A1 - METHODOLOGY FOR THE REMOVAL AND RECOVERY OF AMMONIA FROM WASTEWATER - Google Patents
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Abstract
Metodologia per la rimozione e il recupero dell'ammoniaca dalle acque di scarico, caratterizzata essenzialmente dalle seguenti operazioni:- aggiustamento del pH delle acque di scarico ad un valore compreso nell'intervallo 8-12;- innalzamento della temperatura delle acque di scarico ad una temperatura compresa fra 5 e 40°C;- strippaggio dell'ammoniaca dalle acque di scarico con una corrente aeriforme, inerte nei confronti di ammoniaca e anidride carbonica;- aggiunta di anidride carbonica al miscuglio gassoso che risulta dallo strippaggio;- invio del miscuglio risultante in una soluzione satura in carbonato d'ammonio, dove ammoniaca ed anidride carbonica si sciolgono e reagiscono formando carbonato, bicarbonato, carbammato d'ammonio o un miscuglio di questi sali che, nelle condizioni chimico-fisiche di reazione, precipitano;- separazione dei sali d'ammonio così formati dalla soluzione satura; e - essiccazione dei sali d'ammonio così separati.La figura mostra lo schema di un impianto che consente lo svolgimento di una forma di realizzazione della suddetta metodologia.Methodology for the removal and recovery of ammonia from waste water, characterized essentially by the following operations: - adjustment of the pH of the waste water to a value in the range 8-12; - raising of the temperature of the waste water to a temperature between 5 and 40 ° C; - stripping of ammonia from the waste water with an aeriform stream, inert against ammonia and carbon dioxide; - addition of carbon dioxide to the gas mixture resulting from stripping; - sending of the resulting mixture in a saturated ammonium carbonate solution, where ammonia and carbon dioxide dissolve and react forming carbonate, bicarbonate, ammonium carbamate or a mixture of these salts which, under the chemical-physical reaction conditions, precipitate; - separation of the salts of ammonium thus formed from the saturated solution; and - drying of the ammonium salts thus separated. The figure shows the scheme of a plant which allows carrying out an embodiment of the aforementioned method.
Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal DESCRIPTION of the industrial invention from
titolo: title:
" METODOLOGIA PER LA RIMOZIONE E IL RECUPERO DELL'AMMONIACA DALLE ACQUE DI SCARICO" "METHODOLOGY FOR THE REMOVAL AND RECOVERY OF AMMONIA FROM WASTE WATER"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
la presente invenzione ha per oggetto una metodologia, per la rimozione e il recupero dell'ammoniaca dalle acque di scarico, basata essenzialmente sulla variazione del pH e della temperatura delle acque di scarico per favorire lo strippaggio dell'ammoniaca che viene poi fatta reagire con anidride carbonica in una soluzione satura di carbonato d'ammonio. the present invention relates to a methodology for the removal and recovery of ammonia from waste water, essentially based on the variation of the pH and temperature of the waste water to favor the stripping of ammonia which is then reacted with anhydride carbonic in a saturated solution of ammonium carbonate.
Come è noto, il problema di rimuovere l'ammoniaca dagli scarichi liquidi è stato già affrontato nel passato. A questo riguardo, lo stato della tecnica registra numerose soluzioni: il processo biologico a fanghi attivi, lo strippaggio con cloro e ozono, l'ossidazione ad umido con ossigeno e lo strippaggio con aria. As is known, the problem of removing ammonia from liquid waste has already been addressed in the past. In this regard, the state of the art records numerous solutions: the biological process with activated sludge, stripping with chlorine and ozone, wet oxidation with oxygen and stripping with air.
Questi procedimenti tuttavia si sono rivelati non completamente soddisfacenti per ragioni tecniche, economiche ed ambientali. Nella loro pratica applicazione, infatti, essi urtano contro inconvenienti legati alla rigidità delle condizioni chimico fisiche richieste, alle basse rese di reazione, alla pericolosità e al costo dei reagenti o alla tossicità e nocività per l'ambiente dei prodotti risultanti. However, these processes have proved not to be completely satisfactory for technical, economic and environmental reasons. In their practical application, in fact, they run up against drawbacks linked to the rigidity of the required chemical and physical conditions, to the low reaction yields, to the dangerousness and cost of the reagents or to the toxicity and harmfulness for the environment of the resulting products.
Il procedimento noto in commercio con il nome ASHAI ha il vantaggi di consentire , oltre alla rimozione della ammoniaca dagli scarichi liquidi, anche il suo recupero. Essa tuttavia presenta il grave inconveniente di dover utilizzare un composto tossico-nocivo e di aver bisogno per la sua esecuzione di condizioni operative drastiche. (Le acque contenenti ammoniaca sono sottoposte ad estrazione con aria, che viene successivamente fatta circolare in circuito chiuso e privata dell'ammoniaca mediante una soluzione di bicromato di potassio al 50% circa in peso. La soluzione risultante viene quindi distillata ad elevata temperatura, 150° circa, ed elevata pressione, 7 kg/cm2). The process known on the market with the name ASHAI has the advantage of allowing, in addition to the removal of ammonia from liquid waste, also its recovery. However, it has the serious drawback of having to use a toxic-noxious compound and of needing drastic operating conditions for its execution. (The waters containing ammonia are subjected to extraction with air, which is subsequently circulated in a closed circuit and deprived of ammonia by means of a potassium dichromate solution at about 50% by weight. The resulting solution is then distilled at a high temperature, 150 ° approximately, and high pressure, 7 kg / cm2).
L'esigenza di poter disporre di un procedimento, per la rimozione e il recupero dell'ammoniaca dalle acque di scarico, più soddisfacente sotto il profilo delle condizioni operative, della sicurezza del lavoro e del rispetto ambientale è già stata soddisfatta con la domanda di brevetto italiano n: RM 92A 00521. del 9 luglio 1992. Questa domanda rivendica sostanzialmente un procedimento di rimozione dell'ammoniaca basato sulla sua reazione con l'anidride carbonica per dare carbonato di ammonio. The need to have a more satisfactory procedure for the removal and recovery of ammonia from wastewater in terms of operating conditions, work safety and respect for the environment has already been met with the patent application. Italian n: RM 92A 00521. of July 9, 1992. This application substantially claims an ammonia removal process based on its reaction with carbon dioxide to give ammonium carbonate.
La presente invenzione rappresenta sostanzialmente un perfezionamento di quanto è oggetto della suddetta domanda di brevetto, nel senso che identifica condizioni operative che consentono un migliore controllo di processo, unito ad altri vantaggi che risulteranno evidenti nel seguito . The present invention substantially represents an improvement of what is the subject of the aforesaid patent application, in the sense that it identifies operating conditions which allow a better process control, together with other advantages which will be evident in the following.
La metodologia per la rimozione e il recupero dell'ammoniaca dalle acque di scarico, secondo la presente invenzione, è caratterizzata essenzialmente dalle seguenti operazioni: The methodology for the removal and recovery of ammonia from waste water, according to the present invention, is essentially characterized by the following operations:
- aggiustamento del pH delle acque di scarico ad un valore compreso nell'intervallo 8-12; - adjustment of the pH of the waste water to a value between 8-12;
- innalzamento della temperatura delle acque di scarico ad una temperatura compresa fra 5 e - strippaggio dell'ammoniaca dalle acque di scarico con una corrente aeriforme, inerte nei confronti di ammoniaca e anidride carbonica; - raising the temperature of the waste water to a temperature between 5 and - stripping of ammonia from the waste water with a gaseous stream, inert towards ammonia and carbon dioxide;
- aggiunta di anidride carbonica al miscuglio gassoso che risulta dallo strippaggio; - addition of carbon dioxide to the gaseous mixture resulting from the stripping;
invio del miscuglio risultante ad una soluzione satura di carbonato d'ammonio, dove ammoniaca ed anidride carbonica si sciolgono e reagiscono formando carbonato, bicarbonato, carbammato d'ammonio o un miscuglio di questi sali che, nelle condizioni chimico-fisiche di reazione, precipitano; sending the resulting mixture to a saturated solution of ammonium carbonate, where ammonia and carbon dioxide dissolve and react forming carbonate, bicarbonate, ammonium carbamate or a mixture of these salts which, under the chemical-physical reaction conditions, precipitate;
- separazione dei sali d'ammonio così formati dalla soluzione satura; e - separation of the ammonium salts thus formed from the saturated solution; And
essiccazione dei sali d'ammonio così separati . drying of the ammonium salts thus separated.
L'aggiustamento del pH delle acque di scarico può essere eseguito usando carbonato di sodio. Il valore di pH soddisfacente è intorno a 10. Adjusting the pH of wastewater can be done using sodium carbonate. The satisfactory pH value is around 10.
La temperatura viene preferibilmente innalzata nell'intorno di 30°C. The temperature is preferably raised to around 30 ° C.
Il miscuglio gassoso utilizzabile come corrente di strippaggio può essere preferibilmente aria. The gaseous mixture usable as a stripping stream can preferably be air.
L'anidride carbonica pura può essere ottenuta da una qualsiasi fonte di anidride carbonica, ad esempio per decomposizione termica di un carbonato, preferibilmente carbonato di calcio. Pure carbon dioxide can be obtained from any source of carbon dioxide, for example by thermal decomposition of a carbonate, preferably calcium carbonate.
L'anidride carbonica può essere aggiunta al miscuglio di strippaggio in forma pura oppure in forma di componente di miscugli gassosi scelti dal gruppo comprendente FLUE GAS, FUEL GAS, STEAM e loro combinazioni. In questi miscugli gassosi l'anidride carbonica ha una concentrazione superiore al 50% in volume. Carbon dioxide can be added to the stripping mixture in pure form or in the form of a component of gaseous mixtures selected from the group comprising FLUE GAS, FUEL GAS, STEAM and their combinations. In these gaseous mixtures the carbon dioxide has a concentration higher than 50% by volume.
La presente invenzione ha per oggetto anche i sali d'ammonio ottenuti direttamente con la metodologia descritta in precedenza. Questi sali, oltre al carbonato d'ammonio, possono anche essere bicarbonato d'ammonio, carbammato d'ammonio oppure un miscuglio dei tre sali. The present invention also relates to ammonium salts obtained directly with the previously described method. These salts, in addition to ammonium carbonate, can also be ammonium bicarbonate, ammonium carbamate or a mixture of the three salts.
La metodologia di rimozione e recupero dell'ammoniaca dalle acque di scarico, secondo la presente invenzione, presenta il grande vantaggio di far ricorso a reagenti innocui, versatili, facilmente reperibili, economici e che non danno luogo a problemi connessi con le stringenti esigenze di protezione dell'ambiente. Inoltre, si viene incontro alle numerose possibilità di reperimento ed utilizzo produttivo di correnti ricche di reagente principale (anidride carbonica). Questi flussi sono presenti in buona parte negli insediamenti produttivi in cui può trovare applicazione la metodologia oggetto della presente invenzione (FLUE GAS, FUEL GAS, STEAM o qualunque altro flusso ricco in anidride carbonica). The method for removing and recovering ammonia from wastewater, according to the present invention, has the great advantage of making use of harmless, versatile, readily available, inexpensive reagents and which do not give rise to problems connected with the stringent protection requirements. of the environment. Furthermore, the numerous possibilities of finding and productive use of streams rich in main reagent (carbon dioxide) are met. These flows are mostly present in the production plants where the methodology object of the present invention can be applied (FLUE GAS, FUEL GAS, STEAM or any other flow rich in carbon dioxide).
La metodologia oggetto della presente invenzione si rivolge pertanto a tutte le attività produttive che si debbono misurare con i problemi connessi allo smaltimento dell'ammoniaca. Vale a dire: The methodology object of the present invention is therefore aimed at all production activities that have to be measured with the problems connected with the disposal of ammonia. That means:
- aziende agricole; - farms;
- aziende meccaniche; - mechanical companies;
percolati di scariche di Rifiuti Solidi Urbani (RSU); leachate from discharges of urban solid waste (MSW);
- industrie petrolifere e petrolchimiche; - oil and petrochemical industries;
fabbriche di ammoniaca , di nitrato e solfato di ammonio, e di urea; factories of ammonia, ammonium nitrate and sulphate, and urea;
- scarichi delle distillerie di catrame; - discharges from tar distilleries;
- cockerie; - cockerie;
- industrie alimentari e simili. - food and similar industries.
Per concludere, la metodologia della presente invenzione si propone come valido contributo per l'attuazione di alcune direttive in materia di scarichi industriali di sostanze pericolose, fra le quali è annoverata l'ammoniaca. In particolare, per quanto riguarda la situazione italiana, la metodologia secondo la presente invenzione si propone come valido strumento per la gestione a livello aziendale del decreto legislativo N. 133 (27 Gennaio 1992) concernente l'attuazione di specifiche direttive dell'Unione Europea. To conclude, the methodology of the present invention is proposed as a valid contribution for the implementation of some directives concerning industrial discharges of dangerous substances, among which ammonia is included. In particular, as regards the Italian situation, the methodology according to the present invention is proposed as a valid tool for the management at company level of the legislative decree No. 133 (January 27, 1992) concerning the implementation of specific directives of the European Union.
Si è data finora del ritrovato oggetto della presente invenzione una descrizione di carattere generale. Con l'aiuto dell'unica figura annessa, verrà ora fornita una descrizione più particolareggiata di una specifica forma di realizzazione della metodologia secondo l'invenzione, finalizzata a farne meglio comprendere scopi, caratteristiche, vantaggi e modalità di applicazione. Up to now, a general description of the invention object of the present invention has been given. With the help of the only attached figure, a more detailed description of a specific embodiment of the methodology according to the invention will now be provided, aimed at making it better understood the purposes, characteristics, advantages and methods of application.
L'unica figura annessa mostra lo schema di un impianto che consente lo svolgimento di una forma di realizzazione della metodologia secondo l'invenzione. . The only attached figure shows the scheme of a plant which allows the carrying out of an embodiment of the methodology according to the invention. .
Con riferimento alla figura, 1 e la vasca di aggiustamento del pH, 2 è uno scambiatore di calore collegato alla caldaia 3. 4 è la torre di strippaggio dell'ammoniaca, mentre 5 è l'unità di assorbimento dell'ammoniaca. 6, 7 e 8 sono rispettivamente un chiarificatore, una centrifuga ed un essiccatore. Referring to figure, 1 and the pH adjustment tank, 2 is a heat exchanger connected to boiler 3. 4 is the ammonia stripping tower, while 5 is the ammonia absorption unit. 6, 7 and 8 are respectively a clarifier, a centrifuge and a dryer.
Il funzionamento dell'impianto è la vasca seguente. 4 litri di acque di scarico consistenti in una soluzione acquosa di solfato di ammonio con una concentrazione di azoto ammoniacale di circa 2000 mg/1, vengono inviati nella vasca 1 dove il loro pH viene innalzato a 10 con una soluzione di carbonato di sodio, Successivamente, nell'unità 2, la temperatura delle acque di scarico viene innalzata a 30°C. L'ammoniaca, contenuta nelle acque di scarico così ottenute, viene strippata con aria in controcorrente nella torre di strippaggio 4. Il miscuglio gassoso aria/ammoniaca che esce dalla torre di strippaggio viene addizionato con anidride carbonica. Il miscuglio gassoso risultante viene inviato alla vasca di assorbimento dell'ammoniaca 5, che contiene una soluzione satura di carbonato d'ammonio, e viene "seminata" con piccoli cristalli di carbonato d'ammonio. L'ammoniaca e l'anidride carbonica si sciolgono nella soluzione e reagiscono per formare carbonato d'ammonio. Il carbonato d'ammonio precipita in forma cristallina nella soluzione. I cristalli vengono separati dalla soluzione in un chiarificatore 6, centrifugati nell'unità 7 e seccati nell'unità 8. In alternativa, il chiarificatore e la centrifuga possono essere sostituiti da un filtro a tamburo.Dato che II carbonato d'ammonio può decomporsi a temperature al di sopra di 65°C, l'operazione di essiccazione dovrà essere condotta ad una temperatura inferiore a 65°C e possibilmente sotto vuoto. La soluzione satura di carbonato d'ammonio che lascia il chiarificatore viene riciclata. Per innalzare .la temperatura delle acque di scarico e per seccare il carbonato d'ammonio, viene bruciato gas naturale (metano). L'anidride carbonica nel gas esausto del bruciatore viene addizionata con anidride carbonica fresca ed usata nel processo. Si è visto che la torre di strippaggio dell'ammoniaca con aria ha permesso di rimuovere il 99,6% dell'azoto ammoniacale presente nelle acque di scarico ad un pH di 10 e ad una temperatura di 30°C, posto che il rapporto aria/liquido sia 1000 : 1. Il rapporto anidride carbonica/ammoniaca nell'esempio è 2 : 1. The operation of the plant is the following tank. 4 liters of waste water consisting of an aqueous solution of ammonium sulphate with an ammonia nitrogen concentration of about 2000 mg / 1, are sent to tank 1 where their pH is raised to 10 with a sodium carbonate solution. , in unit 2, the temperature of the waste water is raised to 30 ° C. The ammonia contained in the waste water thus obtained is stripped with counter-current air in the stripping tower 4. The gaseous air / ammonia mixture that comes out of the stripping tower is added with carbon dioxide. The resulting gaseous mixture is sent to the ammonia absorption tank 5, which contains a saturated solution of ammonium carbonate, and is "seeded" with small crystals of ammonium carbonate. Ammonia and carbon dioxide dissolve in the solution and react to form ammonium carbonate. Ammonium carbonate precipitates in crystalline form in the solution. The crystals are separated from the solution in a clarifier 6, centrifuged in unit 7 and dried in unit 8. Alternatively, the clarifier and centrifuge can be replaced by a drum filter. temperatures above 65 ° C, the drying operation must be carried out at a temperature below 65 ° C and possibly under vacuum. The saturated ammonium carbonate solution that leaves the clarifier is recycled. To raise the temperature of the waste water and to dry the ammonium carbonate, natural gas (methane) is burned. The carbon dioxide in the burner exhaust gas is added with fresh carbon dioxide and used in the process. It has been seen that the ammonia stripping tower with air made it possible to remove 99.6% of the ammonia nitrogen present in the wastewater at a pH of 10 and at a temperature of 30 ° C, given that the air ratio / liquid is 1000: 1. The carbon dioxide / ammonia ratio in the example is 2: 1.
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT96RM000035A IT1283886B1 (en) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | METHODOLOGY FOR THE REMOVAL AND RECOVERY OF AMMONIA FROM WASTEWATER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT1283886B1 (en) |
-
1996
- 1996-01-18 IT IT96RM000035A patent/IT1283886B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1283886B1 (en) | 1998-05-07 |
| ITRM960035A0 (en) | 1996-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 0001 | Granted |