IT8020084A1

IT8020084A1 - Procedimento e apparecchiatura per trattare acque di scarico

Info

Publication number: IT8020084A1
Application number: IT1980A20084A
Authority: IT
Original assignee: Republic Steel Corp; The Hanna Furnace Corp
Priority date: 1979-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1981-08-21
Also published as: IT1150007B; FR2449653A1; FR2484390A1; DE3006070A1; AU5577280A; US4271013A; IT8020084A0; GB2045796A

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA "Procedimento e apparecchiatura per trattare acque di scarico"

R I A S S U N T O

Procedimento per rimuovere da acque di scarico composti biodegradabili scelti dal gruppo comprendente: composti fenolici, ad ammoniaca libera ? "fissata" &? stabile, tiosolfati, cianuri, tiocianati, solfuri e simili. Il procedimento comprende le fasi di trattare le acque di scarico aggiungendo ad esse cenere di soda; e trattare ulteriormente le acque di scarico mediante un trattamento di fanghiglie attivate in un reattore per fanghiglie per ridurre il livello dei composti biodegradabili nelle acque di scarico.

Il procedimento dell 'invenzione comprende pure il trattamento di acque di scarico in un distillatore mediante l'aggiunta di cenere di soda nel.distillatore per favorire?la rimozione di composti d? ammoniaca stabile.

Sono pure descritte apparecchiature per attuare i procedimenti dell'invenzione.

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione riguarda un <'>procedimento ed una apparecchiatura per rimuovere ammoniaca da acque di scarico, come ad esempio acque di scarico di impianti di cokefazione o conversione del carbone, e rimuovere particolarmente liquidi ammoniacali "grezzi". L'invenzione riguarda inoltre un procedimento ed una apparecchiatura per trattare biologicamente acque di scaric? che sono state preliminarmente trattate per rimuovere da esse i'ammoniaca.

. Gli effluenti o scarichi industriali, come ad esempio le acque di scarico da impianti di cokefazione contengono spesso elevati livelli di ammoniaca come pure fenoli, cianuri, solfuri, tiocianati, tiosolfati e altri composti. In vista del fatto che le norme governative attuali limitano le quantit? di ammoniaca e altri composti che possono essere scaricati in masse d'acqua, sono stati fatti numerosi tentativi rivolti al ridurre il contenuto dei composti inquinanti.

Relativamente alle acque di scarico di un impianto di cokefazione, la rimozione dell'ammoniaca era normalmente ottenuta mediante uh procedimento di distillazione a vapor d'acqua attuato congiuntamente all'aggiunta o di calcareVo di un agente causti.co. ? -Esempi di impianti di trattamento noti possono essere ad esempio trovati nel brevetto statunitense No. 3.278.423 a nome Millar il quale illustra un procedimento per il trattamento di liquidi effluenti acquosi grezzi da impianti di carbonizzazione del car bone. Questo procedimento comprende il distillare il liquido industriale grezzo per rimuovere dapprima ammoniaca libera. L'effluente parzialmente trattato viene successivamente sottoposto ad una fase di ossidazio ne biochimica ed ? quindi trattato mediante l'aggiunta di calcare per convertire sali ammoniacali stabileiin sali ammoniacali liberi che possono essere quindi separati dal liquido di scarico mediante distillazione.

Bench? l'aggiunta di calcare si sia in realt? rivelata utile nel convertire ammoniaca "Jstabile" o fissa in ammoniaca libera, che pu? essere liberata median te distillazione, tale aggiunta ha determinato problemi di incrostazione che si rivelano dannosi quando il procedimento viene attuato su scala industriale. Perci?, sono stati fatti vari tentativi rivolti all'eliminare i problemi di incrostazione, mediante l'aggiunta di composti atti a inibire le incrostazioni.

li brevetto statunitense No. 4.104.131 a nome Didycz e altri descrive un procedimento di deuurazione delle acque per la rimozione di ammoniaca da acque di scarico, come ad esempio acque di scarico di impianti di cokefazione o conversione del carbone, il qual procedimento comprende l'aggiunta di calcare in quantit? sufficienti a reagire con i sali ammonia cali "stabil? "presenti nell'acqua di scarico. Il brevetto illustra l'aggiunta di un compostola inibire le incrostazioni scelto dalla classe di alcuni fosfo nati organici. Il procedimento viene condotto essenzialmente in due fasi. Nella prima fase, dall'effluente viene distillata l'ammoniaca libera. Il livello dell'ammoniaca "stabile"viene sostanzialmente ridotto in una seconda fase di distillazione attuata sulle acque di scarico dopo il loro trattamento con calcare e con composti atti a inibire le incrostazioni.

Il brevetto statunitense No. 3.108.735 a nome Burcaw e altri traccia la storia dell'impiego di di-, stillatori a vapor d'acqua per rimuovere ammoniaca da .liquidi a basso contenuto di ammoniaca generati durante la cokefazione del carbone. Nel procedimento convenzionale, il liquido o "liquore" viene dapprima distillato con vapore in quello che ? chiamato:un "ra mo libero" per rimuovere ammoniaca libera e composti ammoniacali. Il liquido a basso contenuto di ammonia ca distillato una volta viene quindi combinato con un impasto di calcare acquoso e quindi distillato in quello che ? chiamato "ramo fisso"del procedimento in cui un flusso in controcorrente diretto di vapor d'acqua distilla l ' ammoniaca idratata dall ' impasto liquido-calcare. Sia il ramo libero che il ramo fisso del distillatore dell 'ammoniaca comprendono una colon na a montante avente piastre o piatti interni disposti orizzontalmente. Ciascun piatto ? dotato di mezzi di contatto gas-liquido attraverso i quali pu? passare vapor d' acqua accendente. I mezzi di contatto gas-li^ quido sono convenzionalmente costituiti o da piatti comprendenti fori di setaccio oppure da complessi a coperchi per bolle. Come questo brevetto illustra, un inconveniente principale intrinseco dell ' impiego di un distillatore di ammoniaca convenzionale ? la tendenza della colonna di distillazione a intasarsi o incrostarsi, Ci? ? la conseguenza del fatto che composti di cal-cio solidi che non si sciolgono ma formano invece una dispersione tendono ad accumularsi nei e attorno ai mezzi di contatto gas-liquido strozzando cos? e alla fine interrompendo il flusso di vapore o interferendo con esso. L ' incrostazione ? in particolare un problema molto sentito nel ramo libero del distillatore. Dopo che si ? verificata incrostazione, il distillatore deve essere smontato e pulito dando cos? luogo a notevoli tempi morti e aumentando i costi. Anche una

prima dilcompleta incrostazione dell?impianto, a causa della formazione di incrostazioni entro il distillatore, quest'ultimo funziona forzatamente con rendimento ridotto. Di conseguenza, i distillatori di ammo niaca per la distillazione di liquidi ammoniacali blandi ottenuti da operazioni di cokefazione del carbone venivano convenzionalmente progettati con una capacit? in eccesso in modo da essere in grado di sopportare un cert? grado di incrostazione.

Tale brevetto si propone di eliminare il problema dell'intasamento normalmente incontrato sottoponendo il liquido ammoniacale blando entrante ad una precipitazione preliminare con idrossido di calcio prima della sua entrata nel distillatore dell'ammonia ca. Cos?, prima dell'entrata nel ramo libero dell'impianto, il liquido o "liquore" viene trattato in un ramo o stadio a calcare determinante la precipitazione di sali di calcio insolubili prima della distillazione. Questa pre-precc itazione riduce essenzialmente le concentrazioni di ioni fluoruro e carbonato nel li quido ammoniacale blando, o a basso contenuto di ammoniaca, sino al punto per il quale i sali di calcio in esso contenuti non precipiteranno durante la distillazione, per cui non determineranno intasamento.

Il brevetto illustra un tentativo<- >alternativo di eliminare il problema dell<1 >intasamento mediante l 'aggiuh ta di soda caustica prima della distillazione. Grazie a tale sostituzione, dal distillatore vengono eliminati gli ioni calcio che sono normalmente associati al problema dell? intasamento. Bench? si sia trovato che questa sostituzione sia soddisfacente dal punto di vista dell ' eliminare le incrostazioni , il costo della soda caustica pu? variare e pu? rivelarsi estremamente elevato in dipendenza dalle condizioni del mercato.

In aggiunta, in questi impianti pu? pure rivelarsi estremamente difficile il controllo automatico del pH, poich? l' aggiunta di agenti alcalini determina una brusca variazione del pH dovuta allo sviluppo di ammoniaca libera.

Ancora un altro problema caratteristico dei procedimenti di trattamento con calcare convenzionali ? costituito dal fatto che il calcare, quando aggiunto all 'effluente , determina una soluzione colloidale. I solidi formati quando il calcare viene in contatto con <? >il liquido di scarico, rendono virtualmente impossibi-le controllare automaticamente il procedimento mediante ... sensori, strumentazione automatica, controllo a retroazione e simile, a causa del fatto che i solidi rendono impossibili misurazioni precise di variabili dell?effluente.

Bench? sia indicato che il calcare sia l 'additivo preferito, il brevetto statunitense No. 2.199.767 a nome V7ELLS e altri descrive l 'aggiunta di. ceneri di soda a liquido ammoniacale grezzo preliminarmente trat tato mediante distillazione con vapor d'acqua. Secondo questo brevetto, il pH della- corrente effluente dalla distillazione con vapor d'acqua viene regolato mediante l' aggiunta di un materiale basico quale ad esempio calcare, ceneri di soda, ecc. , dopo una fase di trattamento elettrolitica. Questo brevetto non riesce a sfruttare in modo completamente vantaggioso le ceneri di soda poich? le ceneri di soda non vengono aggiunte all 'impianto se non dopo la fase di trattamento elettrolitica, e poich? il distillatore viene apparentemente fatto funzionare senza l ' impiego di nessun additivo.

L 'aspetto dell ' invenzione relativo al trattamento biologico delle acque di scarico distillate ha ricevuto notevole attenzione nella letteratura brevettale e nella letteratura tecnica non brevettuale.

Ad esempio, il summenzionato brevetto statuniten se No. 2.199.767 a nome WELLS illustra ampiamente, un trattamento batterico per acque di scarico da un impianto di cokefazione le quali sono state preliminarmente sottoposte a elettrolisi per ridurne il contenuto in fenoli. Secondo questo<' >brevetto, il materiale di controllo o regolazione del pH viene aggiunto al liquido di scarico solo dopoch? il liquido ha lasciato il distillatore dell?ammoniaca, impedendo cos? un trattamento ad interim del liquido entro il distillatore stesso.

In una pubblicazione intitolata "Desing and Operation of Biological Treatment far Coke Plant Wastevaters" (Progettazione e Funzionamento del Trattamento Biologico per Acque di Scarico da Impianti di Cokefazione) pubblicata dal Carnegie-Mellon Institute of Research, Pittsburg, PA. 15213, il Settembre 1978, di G. M. Wong-Chong, qui incorporata a titolo di riferimento, l'autore tratta i vari aspet-ti del trattamento biologico di acque di scarico da impianti di cokefazione. Questa pubblicazione fa riferimento ad un trattamento,con fanghiglie attivate a stadio singolo,delle acque di scarico dell'impianto di cokefazione e descrive generalmente il pretratta mento delle acque di scarico dell<1 >impianto di cokefazione o mediante distillazione con vapor d'acqua oppu re mediante estrazione fisico-chimica di fenoli in maniera da rendere le acque di scarico pi? adatte per un trattamento con fanghiglie attivate, attuato a valle? Questa pubblicazione illustra inoltre (pagina 85 ) come il procedimento possa essere migliorato mediante l ' aggiunta di carbone attivo alle fanghiglie in una quantit? di approssimativamente 5, 0 g per litro. La pubblicazione sottolinea il fatto che il carbone viene impiegato su una base di- "una sola volta" e non viene riciclato se non dopo essere stato rigenerato.

Perci?, mentre tale pubblicazione riconosca generalmente l ' opportunit? di ottenere fanghiglie attivate non a crescita in maniera da mantenere una popolazione microbica costante entro le fanghiglie attivate stesse, la pubblicazione stessa non indica affatto il modo col quale queste condizioni potrebbero essere ottenute in maniera da minimizzare i costi associati alla rimozione delle fanghiglie attivate, come pure alla rigenerazione del carbone attivato o attivo.

Il brevetto statunitense No. 4.132.636 a nome IWASE e altri ? illustrativo di un tentativo precedente di trattare biologicamente le acque di scarico da impianti di cokefazione dopo pre-trattamento allo scopo di rimuovere l 'ammoniaca. Secondo questo brevetto, dopo il pre-trattamento sino ad un contenuto di ammo? niaca di 1000 ppm (parti per milione) o minore, il liquido viene trattato biologicamente in una prima cisterna e trasferito quindi ad una seconda cisterna in cui esso viene nuovamente trattato biologicamente in un procedimento aerobico. Nel secondo trattamento biologico al liquido,viene miscelato carbone attivo in polvere. Da ultimo al liquido doppiamente trattato viene aggiunto un sale di ferro per determinare coagulazione e sedimentazione. Il procedimento di questo brevetto determina un aumento delle fanghiglie in conseguenza dell'attivit? microbica anche se in imo dei reattori viene impiegato carbone attivo.

Numerosi brevetti hanno trattato il problema del trattamento biologico dei liquidi di scarico da impianti di cokefazione, e fra questi esemplificativi sono brevetti statunitensi Ni. 1.437*394; 1.437,401; 3.278.423 e 4.009.098.

? I tentativi ri volti al migliorare il rendimento del trattamento biologico per la purificazione delle acque di scarico hanno incluso, come si ? detto precedentemente, l'aggiunta di materiale carbonioso alla massa biologica. L'aggiunta del materiale carbonioso ha avuto la funzione di substrato sul quale attuare la crescita e la proliferazione dei batteri. Il carbone stesso si comporta come un assorbente per alcune delle impurit? nelle acque di scarico. Esemplificati vi di impianti impieganti aggiunta di carbone sono i brevetti statunitensi Ni, 3,767.570, 3.871.999.

3.957.632, 3.980.556 e 4.132.636.

Bench? i procedimenti di trattamento noti abbia- . no fatto riferimento all'impiego di fasi di trattamento biologico, questi trattamenti si,sono rivelati in pratica difficili da attuare ed hanno necessariamente comportato un controllo o monitoraggio estremamente accurato della massa biologica, il qual controllo pu? risultare estremamente costoso. In aggiunta, l'impiego di ioni calcio nelle acque di scarico trattate ha fortemente ostacolato l'aggiunta di fosfati alle acque di scarico, tali fosfati essendo necessari per avere un trattamento biologico efficace. Quando sono presenti ioni calcio, essi subiscono precipita zione sotto forma di fosfato di calcio.

In aggiunta, i procedimenti noti non sono stati generalmente in grado di ottenere una "popolazione" biologica stabile nel reattore, richiedendo cos? costose procedure di rimozione delle fanghiglie di post-trattamento. Cos?, bench? l'aspetto critico di ottenere una popolazione biologica a crescita nulla risulti facilmente evidente, gli impianti noti non sono mai stati in grado di attuare tale compito, con il conseguente risultato di richiedere normalmente impianti di trattamento e rimozione delle fanghiglie supplementari.

Perci?, uno scopo della presente invenzione ? quelito di fornire un impianto di trattamento per rimuovere sia ammoniaca libera che ammoniaca "stabile11 e composti dell'ammoniaca, il quale impianto sia economico/sia commercialmente facilmente realizzabile.

Un altro scopo dell*invenzione ? quello di fornire un procedimento ed una apparecchiatura in grado di eliminare i problemi dell'incrostazione e dell'intasamento del distillatore dell*ammoniaca, riducendo cos? i tempi morti e i costi.

Un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un procedimento ed una apparecchiatura i quali, grazie al procedimento di trattamento, siano suscettibili di essere sorvegliati e controllati in modo facile e preciso, con un minimo di supervisione, cos? da soddisfare le stringenti norme governative relative all'inquinamento delle acque.

Ancora un altro scopo della presente invenzione

? quello di fornire un procedimento di trattamento di liquidi o acque di scarico il quale sia estremamente compatibile con un trattamento biologico dei liquidi di scarico distillati con vapor d'acqua.

' Ancora un altro aspetto dell'invenzione riguarda il trattamento di acque di scarico da impianti di cokefazione mediante un.distillatore di ammoniaca ed un trattamento con fanghiglie attivate successivo in cui la velocit? di crescita microbica risultante delle fan ghiglie attivate sia sostanzialmente nulla, e il quale trattamento sia nel contempo atto^a ridurre efficacemente a livelli tollerabili l? impurit? nelle acque di scarico.

Ancora un altro scopo dell'invenzione risiede in una fase di trattamento di fanghiglie.attivate di acque di scarico contenenti ammoniaca in cui il pre-trattamen to delle acque di scarico comprenda l'aggiunta di carbone inorganico utile per la sintesi delle cellule/il quale, in aggiunta, favorisca la rimozione dell'ammoniaca durante la fase di pre-trattamento senza determinare intasamenti.

Questi e altri scopi sono raggiunti dal procedimento dell'invenzione il quale comprende il rimuovere ammoniaca da ac.que di scarico contenenti ammoniaca li bera e stabile,il qual procedimento comprende le fasi di: distillare le acque di scarico per rimuovere l'ammoniaca libera; trattare le acque di scarico distillate con cenere di soda per decomporre l'ammoniaca stabile; e distillare le acque di scarico trattate per rimuovere l'ammoniaca decomposta.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, le acque di scarico trattate comprendono un liquido ammoniacale grezzo ottenuto dall'operazione di cokefazione del carbone. Questo liquido comprende anidride carbonica, composti!cianuri liberi, oli e composti aromatici basso-bollenti, ed il procedimento dell*invenzione ?comprende il rimuovere ciascuno di questi composti addizionali nella fase di distillazione iniziale.

Ancora un altro aspetto preferito dell*invenzione comprende l'eseguire ciascuna delle fasi di disti!L lazione dell'invenzione in una colonna di distillazio ne a riempitivo. Preferibilmente, la distillazione ? una distillazione con vapor d'acqua a bassa pressione.

La cenere di soda ? preferibilmente alimentata alla colonna di distillazione sotto forma di una soluzione acquosa di NagCO^ mantenuta ad una concentrazione quanto pi? possibile vicina alla concentrazione di saturazione. Perci? sono normalmente usate concentrazioni del 18-22%, Sono preferite le soluzioni sature, poich? tanto pi? elevata ? la concentrazione della cenere di soda, tanto pi? basso sar? il consumo di vapor d'acqua

Grazie al procedimento della presente invenzione, l f impianto pu? essere facilmente sorvegliato o controllato misurando il pH delle acque di- scarico purificate o depurate lascianti il distillatore dell 'ammoniaca, e facendo variare la quantit? di soluzione di cenere di soda acquosa aggiunta alle acque di scarico in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico trattate e depurate uscenti a meno di approssimativamente 9,0. Pi? preferibilmente, il pH viene mantenuto ad un valore compreso tra 8 , 5 e 9 ed esso, pi? vantaggiosamente, viene mantenuto ad un valore di approssimativamente 8 , 6-8 ,7 ?

Grazie al fatto che l 'agente di trattamento im-

piegato ? costituito da cenere di soda, ? possibile mantenere automaticamente il pH al livello desiderato senza la necessit? di interventi manuali.

Bench? l ' impianto possa essere ulteriormente controllato facendo variare la pressione del vapor d' acqua usato in ciascuna delle fasi di distillazione in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico purificate e trattate al livello desiderato, un vantaggio fornito dall ' invenzione ? costituito dal fatto che la pressione del vapor d'acqua pu? essere mantenuta costante ed il pH pu? essere regolato solo facendo variare la carica di cenere di soda.

In ancora un?altra forma di realizzazione preferita dell1invenzione, si ? scoperto che, grazie al_ l?aggiunta di cenere di soda invece di additivi di trattamento convenzionali quali'ad esempio calcare, l?impianto risulta insolitamente compatibile con una. fase di trattamento biologico successivo servente per purificare o depurare ulteriormente le acque di scarico.

Gli scopi della presente invenzione sono inoltre raggiunti dal procedimento dell'invenzione per rimuove re da acque di scarico di al'imentazione composti biode gradabili scelti dal gruppo comprendente: composti'feno lici, composti ammoniacali liberi e stabili, tioso?fa ti, tiocianuri, cianuri, solfuri e simili, il qual procedimento comprende le fasi consistenti nel: trattare le acque di scarico alimentate aggiungendo cenere ? di soda alle acque di scarico; trattare ulteriormente le acque di scarico mediante un trattamento con fanghiglie attivate in un reattore a fanghiglie per ridurre.il livello dei composti biodegradabili nelle acque di scarico.

In un aspetto preferito dell*invenzione, il procedimento comporta il far funzionare il reattore a fanghiglie in condizioni tali da determinare un tempo di ritegno dei solidi estremamente e sorprendentemente elevato, cio? dell'ordine da 100 a 1000 giorni, cos? da fornire un effluente avente una concentrazione di impurit? e di materiali solidi la quale ? estremamente bassa.

Un altro aspetto dell?invenzione comprende l'impiegare una fanghiglia attiva includente carbone attivato o attivo in polvere per indurre sedimentazione delle fanghiglie quando esse sono successivamente trasferite dal reattore ad una cisterna di sedimentazione in cui l'effluente depurato deve essere separato dalle fanghiglie. La quantit? del carbone attivato in polvere impiegata ? preferibilmente nell'intervallo da 1000 a 3000 mg per litro di liquido nel reattore. La concentrazione in solidi entro il reattore ? mantenuta ad un livello costante nell?intervallo da circa 4 a 11 g al litro. Una concentrazione in solidi maggiormente preferita ? di circa 4 g al litro.

Il trattamento biologico della presente invenzione ? particolarmente efficace quando impiegato assieme al trattamento di distillazione d?ammoniaca dell'invenzione, particolarmente quando impiegato congiuntamente ad un trattamento di distillazione dell'ammoniaca comprendente l'aggiunta di cenere di soda al distillatore fra gli stadi o rami fisso e libero del di-stillatore stesso

Un aspetto particolarmente utile dell ' invenzione risiede nel fatto che, dopo essere stato biologica mente trattato, l ' effluente risulta particolarmente adatto per un trattamento di scambio ionico.

Le fanghiglie attivate dell1 invenzione sono pre feribilmente formate aggiungendo acque di scarico del tipo che deve essere trattato .ad una massa bioio gica come quella clie potrebbe essere disponibile da impianti di . trattamento cittadini convenzionali per formare una massa biologica biospecifica in cui i batteri sono sostanzialmente autotropici. La massa biologica viene quindi stabilizzata mediante l 'aggiunta di particelle in maniera tale per cui la vel? cit? di sedimentazione media delle fanghiglie sia di approssimativamente 2-5 libbre per piede quadrato al giorno. Le dimensioni medie o granulometria Ideile par ticelle sono tali per cui il 98% delle particelle pas sano attraverso un setaccio a 100 maglie (mesh) Tyler (0,0056 pollici) . La concentrazione preferita delle particelle ? approssimativamente di 1000-3000 mg al litro. Un aspetto molto significativo dell ' invenzione ? l 'impiego di cenere di soda in qualit? di sorgente di carbonio inorganico che, oltre a favorire il pre--trattamento di distillazione con vapor d'acqua, si comporta in aggiunta come una sorgente per la sintesi delle cellule per i batteri autotipie! che preferibilmente costituiscono una porzione sostanziale dei batteri delle fanghiglie attivate.

L?aggiunta di cenere di soda ? importante anche per un?altra ragione#

I batteri autotropici nel reattore si comportano infatti in maniera da ossidare l'ammoniaca e i tiocia nati per formare ioni di NO^ i quali sono da ultimo ojs sidati ? ioni di NO^. Durante tale ossidazione sono pro^ dotti ioni idrogeno i quali devono essere neutralizzati allo scopo di mantenere condizioni appropriate per la crescita batterica nel reattore. Secondo l?invenzione, l?aggiunta di cenere di soda all'impianto assolve pure a tale funzione.

Gli scopi dell'invenzione sono inoltre raggiunti dalla apparecchiatura dell*invenzione la quale rimuove ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e fissa. L'apparecchiatura comprende un distillatore di ammoniaca per rimuovere ammoniaca libera e stabi le o "fissata" ed una sorgente di soluzione di cenere di soda. Sono previsti mezzi per alimentare la soluzio ne di cenere di soda al distillatore dell'ammoniaca per decomporre l'ammoniaca stabile.

In una forma di realizzazione preferita dell'in-, venzione, il distillatore dell'ammoniaca ? costituito da una colonna di distillazione a riempitivo a due stadi.

Un vantaggio singolare dell ' apparecchiatura ? che possono essere previsti mezzi per misurare il pH delle acque di scarico purificate, e che queste misu razioni possono essere impiegate per controllare in modo preciso le variabili dell' impianto.

Ad esempio, possono essere previsti mezzi di controllo per far variare 1 ' alimentazione della cenere di soda al distillatore dell ' ammoniaca, tali mezzi di controllo essendo collegati ai mezzi per alimentare la cenere di soda ed essendo atti a far variare la quantit? di cenere di soda che viene alimentata al distillatore dell 1 ammoniaca, in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico trattate al disotto di approssimativamente 9 , 0.

La sorgente di soluzione di cenere di soda comprende preferibilmente una cisterna di scioglimento della cenere di soda comprendente soluzione di cenere di soda al 18-22% e, pi? preferibilmente, una soluzione al 22%, essendo importante che la soluzione abbia una concentrazione quanto pi? vicina possibile a quella di saturazione. La cisterna di scioglimento della cenere di soda pu? comprendere inoltre un convogliatore a vite per convogliare cenere di soda nel? .la cisterna, un ingresso per l'acqua ed un ingresso per il vapor d'acqua.

Pi? preferibilmente, l'apparecchiatura pu? comprendere mezzi automatici collegati ai mezzi di controllo per far variare automaticamente 1'alimentazione della cenere di soda al distillatore. Mezzi automatici possono inoltre essere atti a far variare automaticamente la quantit? di vapor d'acqua alimentata al distillatore dell'ammoniaca in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico purificate al disotto di 9,0. Tuttavia, pi? preferibilmente, la pressione del vapor d'acqua ? mantenuta costante entro il distillatore a 4-7 psig (0,28-0,49 kg/cm ) e viene variata solo la carica di alimentazione di cenere di soda.

Come si ? osservato precedentemente, grazie al fatto che ?'apparecchiatura dell'invenzione comprende una sorgente di soluzione di cenere di soda collegata al distillatore dell'ammoniaca, l'apparecchiatura pu? essere impiegata in modo estremamente efficace assieme a mezzi di trattamento biologico disposti a valle per depurare ulteriormente le acque di scarico.

Perci?, gli scopi dell'invenzione sono inoltre raggiunti da una apparecchiatura per trattare acque di scarico contenenti composti biodegradabili includenti ammoniaca libera e stabile^ 'apparecchiatura comprende un distillatore dell ? ammoniaca per rimuovere ammonia ca libera e .stabileuna sorgente di soluzione di cene re di soda; e mezzi per alimentare la soluzione di ce nere di soda dalla sorgente di cenere di soda ?i distillatore dell ' ammoniaca per decomporre l ?ammoniaca sta bile? nelle acque di scarico.

I mezzi per alimentare la cenere di soda sono col_ legati a una sorgente di soluzione di cenere di soda. E ' inoltre incluso un reattore a fanghiglie attive a stadio singolo per trattare le acque di scarico per ridurre il livello di composti biodegradabili nelle acque di scarico stesse. Nuovamente , le fanghiglie com prendono preferibilmente carbone attivo o attivato, che, pi? preferibilmente , ? nello stato di polvere.

L ? apparecchiatura dell ' invenzione pu? comprendere inoltre una cisterna di sedimentazione atta a ricevere le fanghiglie attivate o attive dal reattore delle fanghiglie attivate allo scopo di separare i solidi dalle fanghiglie attivate. Sono pure previsti mezzi di riciclaggio per riciclare i materiali solidi dalla cisterna di sedimentazione al reattore.

In una forma di realizzazione dell ' invenzione, l ' apparecchiatura comprende inoltre mezzi di scambio ionico per depurare ulteriormente l ' effluente lasciante la cisterna di sedimentazione i cui solidi sono sta ti preliminarmente separati;

Nei disegni acclusi:

la Figura 1 illustra schematicamente il distillatore dell' ammoniaca e l' impianto di controllo della presente invenzione; e

la Figura 2 illustra schematicamente le fasi di trattamento biologico dell ' invenzione.

Come ? illustrato in Figura 1 , l ' invenzione riguar^ da prima di tutto un trattamento con distillatore di am moniaca a due stadi per trattare acque di scarico da impianti di cokefazione per rimuovere ammoniaca libera e sta bile? e composti d? ammoniaca. Una notevole carati eristi_ ca dell ' invenzione ? l ' impiego di soluzione di cenere di soda congiuntamente ad un procedimento di distillazione con vapor d ' acqua in qualit? di mezzo per decomporre sali di ammonio stabili o fissi per la rimozione di ammoniaca dalle acque di scarico. Si ? scoperto sorprendentemente che l ' impiego di cenere di soda consente al procedimento di essere completamente privo di malfun zioni, senza alcun problema di intasamento o simili, il che consente un funzionamento dell ' impianto tramite dispositivi di controllo completamente automatizzati. Si ? inoltre trovato che la cenere di soda ? fortemente de-siderabile in qualit? di sorgente di carbone inorganico, allo scopo di fornire sintesi delle cellule nei batteri autotropici.

Come ? mostrato in Figura 1 , liquido contenente ammoniaca grezza, come ad esempio acque di scarico 81 da un impianto di cokefazione, ? alimentato ad uno scambiatore di calore 77 dove esso viene preriscaldato mediante acqua di scarico depurata, nel passare in con trocorrente attraverso lo scambiatore di calore. La composizione delle <'>acque di scarico alimentate mediante la linea 81 pu? variare, e tipicamente contiene approssimativamente 4000-5000 mg/litro di ammoniaca, di cui all ' incirca 3500-4500 mg/litro sono sotto forma di p

ammoniaca fissa {stabile. L ' ingresso all ' impianto pu? essere variato e pu? contenere inoltre altri scarichi aventi concentrazioni di ammoniaca variabili, risultanti dal procedimento di produzione del coke, come pure altr i effluenti come quelli risultati dall ' assorbimento e dallo strippaggio ( stripping) del benzolo, da refrigeratori dei gas dei forni di cokeria finali, /

da dispositivi di de solficr azione e simili, con alimentazione attraverso la linea 83. La miscela o rapporto delle due cariche o alimentazioni viene regolata mediante un dispositivo di controllo o regolazione 79 del flusso di scarico ed un dispositivo di controllo 80 del liquido. Si deve notare che bench? il trasfe-rimento da impianti di cokefazione sia di principale interesse, uno qualsiasi dei citati effluenti pu? essere trattato o da solo oppure in combinazione , e .iia rapporto potendo essere regolato come desiderato. Le acque di scarico riscaldate che devono essere trattate sono quindi fatte passare attraverso lo scambiatore di calore 73 , alla sommit? del distillatore dell?ammoniaca a due stadi, che comprende uno stadio o ramo libero 63 in cui i composti contenenti ammoniaca "libera" sono distillati dalle acque di scarico assieme a oli, composti aromatic i basso-bollenti, cianuri e ani_ dride carbonica. Il distillatore comprende inoltre un ramo o stadio fisso 49 in cui sono rimossi i composti di ammoniaca stabili. Una porzione del liquido di scarico che deve essere trattato pu? essere deviata mediante una valvola 74 collegata ad un dispositivo di controllo di temperatura 72 attraverso lo scambiatore di calore 73 , dove essa viene posta a contatto indiretto in controcorrente con i vapori riscaldati lascianti gli stadi fisso e libero allo scopo di controllare la carica di alimentazione del distillatore ad una tempera tura preimpostata fissa di circa 212?F (100?C ).

Come ? mostrato, il distillatore comprende una torre "riempita" costituita da due stadi. I vapori so-no rimossi separatamente da ciascuno stadio in maniera da fornire una sorgente di ammoniaca di elevata qualit? lasciente il secondo stadio. Le acque di scarico entranti, nel discendere entro la colonna riempita, vengono in contatto per controcorrente con vapor d 'acqua a bassa pressione proveniente dalla linea 59 attraverso la valvola di controllo di pressione 61 nell lo stadio o ramo libero 63. Il vapor d' acqua ? un vapore a bassa pressione avente una pressione di approssimativamente 10-12 psig (0, 7 - 0 , 84 kg/cm ) bench? . possano ovviamente essere impiegate altre pressioni. I vapori lascianti lo stadio fisso fuoriescono dall' impianto attraverso la linea 70 e attraverso una valvola di ritegno 69 e lo scambiatore di calore 73 prima di essere alimentati nella linea 91 del gas del forno per coke. Anidride carbonica, cianuri libe ri e composti di ammonio sono rimossi dal ramo o stadio libero attraverso questa linea. La pressione viene preferibilmente mantenuta a approssimativamente 4-7 psig (0, 28-0,49 kg/cm ) entro la colonna a riempitivo mediante i dispositivi 71 di controllo o regolazione della pressione.

Dopo essere stato parzialmente purificato, il liquido , L;:..: ,i. ; ? "strippato" scorre dal ramo libero a quello fisso attraverso un piatto distributore di liquido e, ancora una volta, cade verso il basso e in con trocorrente rispetto al vapor d' acqua ascendente che viene alimentato dalla linea 45 attraverso la valvola di ritegno 47? E ' in questo stadio che soluzione di cenere di soda, avente preferibilmente una concen trazione di circa il 1 8-22% , viene aggiunta attraverso la valvola di ritegno 51 . La quantit? di cenere di soda aggiunta viene controllata mediante il quadro di controllo 39 ed ? una funzione del pH delle acque di scarico purificate, il quale ? rilevato mediante la sonda. 87 di controllo del pH. Una porzione del liquido depurato o purificato pu? essere inviata all 'unit? di campionatura 89. Si ? trovato preferibile mantenere un pH minore di 9 ,0 nell ' eff luente. Vantaggiosamente, il pH ? da 8 , 5 a 9, 0 e, pi? preferibilmente, ? compreso tra 8 , 6 e 8 ,7. Grazie al fatto che il sistema risulta relativamente stabile, rispetto al pH, in seguito all ' aggiunta di Na^CO^ , la misurazione del pH mediante la sonda 87. pu? essere impiegata con precisione per controllare l ' aggiunta di cenere di soda al sistema o impianto. Inoltre, poich? la cenere di soda aggiunta al sistema favorisce la liberazione di composti ammoniacali liberi entro la corrente di liquido in cascata, il vapor d' acqua ascendente rimuove i composti di ammonio precedentemente stabili decomposti che possono analogamente essere alimentati nella linea 91 del gas del forno da coke. La pressione entro il ramo fisso dell ? impianto ? mantenuta mediante il dispositivo di controllo di pressione 43. Mediante regolazione valvolare , una porzione dei vapori lascianti il ramo fisso pu? essere deviata e impiegata in altri procedimenti correlati all ' ammoniaca. Coerentemente con un funzionamento economico, ciascuno degli scambiatori di calore, come pure la col?nna ? stessa, sono isolati per mantenere al minimo le perdite tecniche. Una caratteristica basilare di questo impianto ? la cisterna 25 di scioglimento della cenere di soda in cui l 'acqua di servizio proveniente dalla linea 11 viene miscelata con cenere, di . soda proveniente dalla tramoggia di alimentazione 31 per formare una soluzione avente la concentrazione desiderata mantenuta costante prima di essere alimentata al ramo fisso dell ' impianto. Cenere di soda, proveniente dalla tramoggia di alimentazione 31 viene erogata alla ci^ sterna 25 mediante una vite di alimentazione 29. Tale vite ? azionata mediante il motore 33. La cenere viene inviata nella sezione di miscelazione 13 della cisterna mantenuta ad un livello del liquido costante dove essa, viene miscelata con acqua e riscaldata e agitata mediante vapor d'acqua a bassa pressione alimentato at_ traverso la linea 1 5. La quantit? di vapor d'acqua impiegata viene variata mediante la valvola di regolazio ne 17 In funzione della -temperatura entro la cisterna , rilevata 'mediante la sonda 1 9. La temperatura della S? luzione di cenere di soda ? preferibilmente mantenuta ? ? % al approssimativamente 140?F ( 60?C ) . La miscela viene agitata mediante la girante 21 , bench? possano essere impiegati altri mezzi, nella sezione di miscelazione 23 della cisterna 25. Il liquido miscelato passa sopra I

una diga di sbarram?nto e nella sezione di alimentazione 27 della cisterna prima di essere pompato nel ramo fisso mediante la pompa 37 regolata in funzione del pH rilevato mediante il sensore 87, Il livello della soluzione entro la cisterna ? variabile ed ? controllato me_ diante il dispositivo di controllo 35 il quale rileva il livello del liquido ed ? collegato al quadro 39. La concentrazione della soluzione di cenere di soda pu? essere variata regolando la quantit? di acqua aggiunta attraverso la linea 11 come pure la quantit? di ce-, nere di soda aggiunta all ? impianto mediante la vite 29. La soluzione ? mantenuta ad una concentrazione di approssimativamente il 18-22% e preferibilmente ad una concentrazione approssimantesi quanto pi? possibile alla concentrazione di saturazione ;alla temperatura della soluzione.

Dalla descrizione precedente si pu? notare . che l ' invenzione si presta spontaneamente ad automazione completa grazie al quadro di controllo 39, ci? che non avveniva negli impianti caustici e a calcare noti. Tale automazione ? possibile grazie al preciso controllo del pH reso possibile grazie all ' impiego di cerere di soda nel ramo fisso del distillatore.

Analogamente, grazie ai problemi di intasamento minimi che >. -si hanno quando viene impiegata cenere di soda, ? possibile usare una colonna a riempitivo invece della colonna a piatti o del tipo a coperchi a gorgogliamento convenzionale che era in precedenza necessaria quando si impiegava calcare. Tale impianto rende possibile operare con efficienze di contatto estremamente elevate e perci? da luogo a consumo di va por d' acqua minimo. Perci?, grazie al procedimento ed alla apparecchiatura impiegati, si ? trovato che il consumo di vapor d' acqua pu? essere mantenuto basso, ad un valore dell 'ordine di 1 , 2 libbre (0, 55 kg circa) per gallone (4, 75 litri) di acque di scarico alimentate e anche pi? basso. Il procedimento dell ' invenzione minimizza cos? in modo efficace la- quantit? di energia necessaria per generare il vapor d'acqua richiesto.

Grazie all ' impiego, di cenere di soda nel ramo fisso, le acque di scarico depurate sono fortemente compatibili con un trattamento batteriologico successivo, La cenere di soda si comporta come una sorgente di carbone per i batteri autotropici per la decomposizione di tiosolfati, tiocianati e ammoniaca residua.

?in una forma.di realizzazione alternativa dell?invenzione, il distillatore pu? esser fatto funzionare senza impiegare vapor d?acqua in nessun punto. Ci? pu? essere attuato facendo funzionare il gorgogliatone sotto vuoto spinto dell'ordine di circa 2-3 psia (0,14-0,21 kg/'cm ) in modo tale per cui il liquido abbia a evaporare rapidamente in seguito ad entrata nella colonna grazie alla temperatura alla quale esso ? stato pretrattato mediante qualsiasi quantit? di calore disponibile con o senza l'impiego di vapor d'acqua. Perci?, mediante riscaldamento del liquido a all'incirca 65-70?C, il liquido evaporer? rapidamente quando esso entra nel distillatore e generer? il vapor d'acqua necessario per "rimuovere o spazzar via" i vapori di ammoniaca. In questo sistema, lo scambiatore di calore 77 non ? necessario a causa della bassa temperatura dell'effluente del distillatore.

L'invenzione consente la rimozione di composti fenolici, ammoniaca libera e stabile o fissa, tiosoiL fati, tiocianati, cianuri, solfuri e altri composti biodegradabili da acque di scarico da impianti di cokefazione come pure da altre acque di scarico. Preferibilmente, viene impiegato un impianto di trattamento a crescita batteriologica sospesa a stadio singolo particolarmente progettato per ottenere nitrificazione, Questo trattamento a crescita sospesa o mediante fanghiglie attivate sar? ora descritto pi? dettagliatamente.

Un aspetto molto importante e imprevisto dell ' invenzione ? la capacit? dell ' apparecchiatura e del procedimento dell ' invenzione di fornire un consumo di fanghiglie estremamente basso, riducendo cos? sostanzialmente i costi di trattamento delle fanghiglie e gli inconvenienti relativi a tale trattamento.

Come si ? detto precedentemente, un aspetto molto importante dell ' invenzione ? l ' impiego di trattamento biologico congiuntamente al trattamento delle acque di scarico con distillatore di ammoniaca, e ci? costituisce una parte essenziale dell? invenzione stessa.

Se desiderato, la corrente entrante nel distillatore dell 'ammoniaca pu? essere dapprima ulteriormente trattata mediante assorbimento chimico per ridurre il contenuto di fenoli al livello desiderato prima della distillazione. Questa fase di rimozione comporta essenzialmente l ' estrazione dei fenoli tipo solvente-solvente dall ' effluente facendo passare in controcorrente l?effluente in contatto con un solvente del fenolo come ad esempio toluolo che viene quindi esso stesso privato del fenolo mediante estrazione in controcorrente con un composto caustico prima di essere riciclato. Bench? la rimozione dei composti fend ici possa essere attuata, tale rimozione non risulta necessaria quando si opera entro il contesto dell?invenzione, ed ? opzionale. Perci?, l'invenzione fornisce il notevole vantaggio di eliminare la fase di rimozione dei composti fend ici mediante assorbimento chimico semplificando cos? ulteriormente il procedimento e riducendo i costi.

Una caratteristica significativa dell'invenzione ? l'impiego di un reattore biologico a fanghiglie attivate a stadio singolo il quale serve per rimuovere ulteriormente composti biodegradabili, compresa l'ammonia ca rimanente nelle acque di scarico precedentemente di_ stillate.

La carica di alimentazione al reattore biologico a stadio singolo comprende almeno una porzione dell'ef fluente dal distillatore dell'ammoniaca, se non addirittura tutto il detto effluente. La cenere di soda nell'effluente agisce come una sorgente di carbone inorganico per la sintesi delle cellule da parte dei batteri autotropici responsabili della decomposizione dell'ammoniaca, cianuri, tiocianati, tiosolfati, solfu ri e simili. Batteri autotropici come quelli appartenenti alla famiglia Actinomycetaceae, ad esempio Thiobacillus Thiocyanoxidans, e simili sono rappresentativi di batteri autotropici che possono essere presenti nelle fanghiglie attivate.

Come si ? detto precedentemente, una caratteristica importante dell'invenzione ? l'impiego di carbone attivo in polvere nel reattore. Il carbone attivo ha un'elevata area superficiale e consente alla popolazione microbica di crescere attorno alle particelle stesse, aumentando cos? la loro reattivit?. In aggiunta ad agire come substrato per la crescita microbica, il car bone attivo migliora piare le propriet? di sedimentazione della massa microbica autotropica, facendo cos? for_ temente aumentare la purezza dell'effluente finale lasciante la cisterna di sedimentazione grazie al suo con tenuto in solidi sospesi insolitamente basso. In conseguenza dell?impiego del carbone, il reattore ? fatto funzionare con tempi di ritegno dei solidi estremamente elevati, cio? da circa 100 a 1000 giorni, fornendo cos? un trattamento di elevata qualit? in un reattore a stadio singolo. Poich? l'effluente del reattore ? sostanzialmente privo di carbone attivo, il reattore mantiene la carica di carbone desiderata e la cisterna di? sedimentazione continua a manifestare una elevata velocit? di sedimentazione per periodi di 3-6 mesi senza nessuna necessit? di aggiungere carbone. Perci?, l?impianto non richiede aggiunta regolare di carbone come avviene spesso negli impianti convenzionali, e minimizza fortemente la necessit? di rigenerazione del carbone, che ? costosa e spesso fastidio sa.

Il materiale particellato non biologico dovr? preferibilmente essere tale da fornire velocit? di sedimentazione relativamente elevate nella cisterna o serbatoio di sedimentazione. Con un funzionamento in condizioni ottimali, l'impianto non dovr? virtualmente evidenziare presenza di solidi nell'effluente lasciante la cisterna di sedimentazione, in virt? dell'attivit? del materiale particellato. Le fanghiglie autotropiche generalmente manifestano una velocit? di sedimentazione relativamente bassa, particolarmente quando sono trattate acque di scarico da impianti di cokefazione. Perci?, un aspetto dell?invenzione consiste nel fatto che si ? sorprendentemente trovato che l'aggiunta di carbone attivo particellato fa s? che l'impianto a fanghiglie attivate abbia a evidenziare velocit? di sedimentazione normali. Come in altri impianti, la sedimentazione nella cisterna di sedimentazione si verifica mediante "sedimentazione a zone".

' Bench? l'invenzione sia stata descritta con ri ferimento a .carbone attivo particellato, l'invenzione stessa non ? limitata al carbone attivo e,al posto del carbone,nell'invenzione possono essere analogamente sostituiti altri solidi particellati manifestanti la velocit? di sedimentazione desiderata, la desiderata superficie di substrato, ecc.

In tal modo materiali particellati come ad esempio argilla, cenerino e simili possono essere sostituiti in condizioni accuratamente controllate. Un car_ bone attivo in polvere preferito utile per i fini delL l'invenzione ? il PREMIUM DARKO (carbone da pulitura anidro in polvere). La granulometria media di questo carbone ? tale per cui il S$% delle sue particelle passano attraverso un setaccio a 100 maglie (mesh) Tyler (0,0058 pollici) e le fanghiglie manifesteranno una velocit? di sedimentazione di circa 2-5 libbre (0,9-2,3 kg circa) per piede quadrato di cisterna di sedimentazione al giorno nella cisterna di sedimentazione.

Come si ? visto precedentemente, l'impianto pu? essere fatto funzionare con tempi di ritegno dei solidi nel reattore estremamente elevati, con un riciclaggio dei solidi pressoch? completo. Queste condizioni sviluppano una popolazione biologica estremamente stabile avente una carica di solidi stabile. Il contenuto in solidi delle fanghiglie attivate viene generalmente mantenuto ad un livello compreso tra circa 4 e 11 g/litro ed ? preferibilmente mantenuto a circa 4 g per litro bench? possano essere impiegate altre percentuali di '?caricamento" dei solidi. Si ? sorprendentemente trovato che nell ' operare nelle condizioni dell ' invenzione, le fanghiglie att ive raggiungono un punto per il quale esse manifestano una crescita complessiva nulla, dando cos? luogo ad una massa estremamente stabile richieidente piccola manutenzi?ne, e a scarti piccolissimi da rimuovere. Bench? non si possa essere vincolati a nessuna specifica teoria , . si ritiene che questo risultato imprevisto sia. dovuto alla presenza di organismi superiori, come ad esempio protozoi e simili, che sono presenti nella popolazione biologica e agiscono- in modo da controlla-re la popolazione microbica e mantenere un livello di solidi stabile nel reattore.

Come si ? osservato precedentemente, il pH ottimale delle acque di scarico lascianti il ramo fis-so del distillatore ? compreso tra circa 8 , 6 e 8, 7. Tuttavia, per i fini del trattamento delle fanghiglie attivate o attive, il pH deve essere ulteriormente ridotto ad un valore preferito di 7,4.

Secondo la presente invenzione, il contenuto di ammoniaca dell'effluente lasciante il reattore deve essere quanto pi? basso possibile. Bench? la rimozio ne dell'ammoniaca possa essere attuata sia nel distil latore che nel reattore, la.rimozione nel distillatore ? di gran lunga meno costosa. Mentre ? richiesta una aggiunta di solo 3,79 mg di cenere di soda per mg di NH^ (N) quando esso viene rimosso nel distillatore, quando- la rimozione ? attuata nel reattore ? richiesta una quantit? di cenere circa doppia (7,57 mg) per mg di NH^+(N). E' perci? abbastanza chiaro che la miglior rimozione dell'ammoniaca nel distillatore d?

luogo ad un consumo di cenere di soda ridotto, rendendo cos? l'impianto pi? efficace dal punto di vista dei costi.

La concentrazione delle impurit? nella corrente entrante nel reattore viene controllata accuratamente.

Intervalli preferiti di impurit? nell'effluente sono i seguenti:

Fenoli 0-500 ppm (parti per milione) Ammoniaca da 50 a 200 mg per litro COD 300-600 ppm TiocianatdL 80-200 ppm

Tiosolf ati 50-200 ppm

Solfuri 0-10 ppm

Bench? il livello di ossigeno disciolto nel reattore sia mantenuto maggiore di circa 4 mg/litro, grazie al_ la velocit? di produzione delle fanghiglie risultante estremamente bassa nel reattore come pure grazie alle basse concentrazioni di fenoli e ammoniaca che sono preferibilmente usate nella corrente entrante nel reat_ tore, l'ossigeno necessario per la decomposizione chimica e la respirazione della massa batterica rimane re lativamente ridotto. Come nel caso del distillatore del^ l'ammoniaca, l'impianto reattore dell'invenzione si presta facilmente spontaneamente per un controllo automatico completo con disposizioni di arresto di sicurezza. Nella eventualit? di una malfunzione in una parte qualsiasi dell'impianto, il dispositivo di controllo fa squillare un allarme e interrompe automaticamente l'a-JLimentazione in modo tale per cui l'operatore pu? correggere il problema o malfunzione prima di avviare nuovamente l'impianto. Grazie alla automatizzazione completa dell'impianto relativamente alla protezione dalle malfunzioni dell'impianto stesso, sono evitati i tem pi morti spesso incontrati in impianti convenzionali determinanti prolungati periodi di non-uso e avviamento.

Facendo ora nuovamente riferimento ai disegni, come ? mostrato in Figura 2 l'effluente 100 che lascia il distillatore dell'ammoniaca, viene immagazzinato nella cisterna o serbatoio 102, La temperatura del liquido nella cisterna di immagazzinamento 102 ? controllata mediante dispositivi di controllo di tem peratura 104 e 105 controllanti la temperatura degli scarichi dal distillatore facendo variare la quantit? di effluente passante attraverso lo scambiatore di ca lore 77. Questa temperatura varia con la variazione delle condizioni stagionali, per cui ? necessario controllo per mantenere l'intervallo di temperatura desiderato di 20-30?C nel reattore. La cisterna ? pure dotata di una pompa 106 di alimentazione del dispositivo di controllo di livello e di un dispositivo di controllo di flusso 108, Il dispositivo di controllo di flusso 108 ? "impostato" ad una portata desiderata la quale pu? essere variata manualmente. Il dispositivo di controllo di livello serve per mantenere il livello nella cisterna regolando l'alimentazione 83 nel distillatore dell'ammoniaca (Figura 1) ed ? fissato d? un dispositivo di controllo di flusso proporzionale in maniera da regolare il volume di acqua di diluizione 110 alimentata nella cisterna in proporzione alla alimentazione del distillatore dell'ammoniaca. Acqua di diluizione 110 pu? essere o acqua di "lago'1 oppure acqua sedimentata della torre di raffreddamento, e pu? essere misce lata con l?effluente del distillatore in un rapporto compreso tra circa 1:0 e circa 1:3. La cisterna 102 ? isolata per minimizzare le perdite di calore. La pompa 106 pompa corrente entrante 109 nel reattore 120. Il reattore 120 ? una cisterna isolata dotata di uno spruz_ zatore 121 come pure di aereatori azionati da motore. Questa combinazione migliora la distribuzione nell'aria nell?impianto, e mantiene un livello D.0. uniformemente distribuito nel reattore maggiore di circa 4 mg per litro. Il reattore ha preferibilmente una sezione trasversale rettangolare ed ? preferibilmente dotato di un divisore verticale (non mostrato) in modo da consentire all?utente di impiegare solo met? della cisterna a cariche di alimentazione ridotte, e nel contempo trarre vantaggio degli stessi dispositivi di controllo di livello e simili impiegati per un funzionamento a pieni carichi del reattore migliorando cos? di gran lunga la flessibilit? dell?impianto. Ciascuno dei reattori ? perci? dotato di controlli o comandi comparabili e simili.

Un dispositivo di controllo 122 del pH controlla il pH entro il reattore ad un livello compreso tra circa 6,5 e 7,5. Nel funzionamento effettivo, il pH ? preferibilmente mantenuto ad un livello di circa 7,4 mediante l?aggiunta di una soluzione di cenere di soda 125 avente una concentrazione di circa 5-22% dalla cisterna 126, L*alcalinit? dell'impianto viene preferibilmente mantenuta a circa 100-150 mg/litro (espressa come carbonato di calcio) nel reattore. L?impianto di controllo o regolazione del pH ? inoltre dotato di mezzi per fornire una corrente acida 127 comprendente acido solforico o fosforico. Questa capacit? ? importante per l'eventualit? che abbia a divenire necessaria una rapida correzione di una situazione di malfunzione. Se non si verifica una situazione di questo genere, allora non deve essere aggiunta nessuna quantit? d?acido.

Nella eventualit? che il dispositivo di controllo d?.pH abbia a subire malfunzione, la carica di alimentazione all'impianto viene interrotta e viene eccitato un allarme sonoro. L'impianto d?allarme interrompe i? noltre 1'alimentazione al distillatore dell'ammoniaca e acqua viene raccolta in una cisterna di equalizzazione (non mostrata in Figura 1) durante l'arresto. La cisterna di equalizzazione ? prevista per contene-re acqua per almeno 4 giorni. Un dispositivo di controllo di temperatura, non mostrato, ? pure disposto nella cisterna del reattore di modo che l'improvvisa diminuzione della temperatura del reattore viene regolata automaticamente mediante riscaldamento con vapore diretto.

Le fanghiglie attivate dell'invenzione sono biospecifiche e comprendono batteri che sono sostanzialmente autotropici. Le fanghiglie possono essere generate inizialmente mediante il seguente procedimento.-Il reattore viene dapprima riempito con acqua, al momento dell'avviamento, e viene inseminato con solidi biologici raccolti da qualsiasi impianto di trattamento come ad esempio un impianto di trattamento cittadino. La concentrazione in solidi nel reatto-> re viene mantenuta inizialmente a 1,5 g/litro. Il pH e la temperatura del reattore sono portati entro i limiti del controllo automatico, ed ? quindi avviata l'a limentazione. Durante l'avviamento dell'impianto, la velocit? di alimentazione ? mantenuta inizialmente ad un livello estremamente basso ed ? impiegata un'elevata percentuale di acqua di diluizione. La velocit? di alimeht azione e la composizione sono portate lentamente ad un livello normale entro un periodo di circa 3?6 settimane controllando nel contempo l'efficienza del trattamento biologico su una base giornaliera. Circa 500-1500 mg per litro di polvere di carbone attivo sono aggiunti all'impianto una volta a circa met? del periodo di avviamento, e quindi nuovamente in corrispondenza dell'inizio dell'avviamento a piena capaci^ t?. Il medesimo dosaggio viene ripetuto circa una vo!L ta ogni due mesi durante il completo avviamento iniziale. Una volta che 1?impianto si ? portato in un funzionamento completo e regolare, l'aggiunta di carbone viene attuata non pi? spesso di una volta ogni sei mesi, ed il livello di carbone si mantiene a circa 1000-3000 mg/litro. Bench? si sia ripetutamente fat_ to riferimento al carbone come al mezzo impiegato per far sedimentare i solidi entro l'impianto, si deve tener presente che l?impianto non ? limitato all'aggiunta di carbone, e che al suo posto possono essere impie gati altri materiali adatti. Grazie alla struttura e alle caratteristiche di funzionamento singolari dell'impianto, dopo essere stato avviato, il reattore ? in grado di funzionare con un tempo di ritegno idraulico di all'incirca 0,5-2 giorni e con un tempo di ri_ tegno dei solidi di circa 100-1000 giorni. Nel funzionamento appropriato, l?effluente del reattore ha una concentrazione delle impurit? sorprendentemente bassa. L'effluente comprende circa 0-0,5 ppm di fenolo, circa 0-0,5 ppm di ammoniaca, da 200 a 500 ppm di COD, circa 1-2 ppm di tiocianati, circa 4-6 ppm di tiosolfa ti e circa 0,5-1 ppm di solfuri.

Il liquido effluente 140 lasciante il reattore viene alimentato ad una cisterna di sedimentazione 150, dove ai solidi ? consentito di sedimentare prima di essere raccolti essendo quindi pompato indietro attraverso il rotore tramite la linea 160. I solidi lascianti il serbatoio di sedimentazione attraverso la linea 169 hanno,una concentrazione di circa 11-15 g/litro. Un registratore 162 registra il flusso volumetrico di solidi che sono riciclati al reattore, e che varier? tra circa 0,25 e 0,75 in base al volume di alimentazione alla cisterna di sedimentazione. L'impianto ? progettato per adattarsi'a riciclaggio completo, determinando cos? uno spreco di solidi virtualmente nullo, se ci? ? desiderato. Non di meno, l'impianto ? in grado di trattare scarichi di solidi in eccesso come quelli che si hanno durante periodi di impiego anor male e sovraccarico. Questi solidi sono rimossi attraverso la linea 171 nella quale essi possono essere trattati in qualsiasi modo convenzionale, ad esempio disidratati, ecc.

La corrente 170 rimossa dalla cisterna di sedimentazione ? fatta passare ad una cisterna 12? di immaggazzinamento dell'effluente dotata di un dispositivo di controllo di livello, dalla quale essa pu? essere pompata ad un filtro 190. Il filtro pu? essere un fil

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I

1. Procedimento per rimuovere ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e stabile, il detto procedimento comprendendo le fasi di:

a) distillare le dette acque di scarico per rimuovere la detta ammoniaca libera;

b) trattare le dette acque di scarico distillate della-fase a) con cenere di soda; e

c) distillare le acque di scarico trattate della fase b) per smuovere la detta ammoniaca decomposta.

2 Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui le dette acque di scarico sono un liquido ammonia cale grezzo derivato da una operazione di cokefazione del carbone.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui le dette acque di scarico sono effluente dalla produzione di benzolo e da un procedimento di strip paggio (stripping),da refrigeratori dei gas di un forno di coke,finali, da dispositivi di desolforazione o simili.

4 Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui. il detto liquido ammoniacale grezzo comprende i? noitre anidride carbonica, compostilcianuri liberi, oli e composti aromatici basso-bollenti,/in cui il detto procedimento comprende il rimuovere ciascuno dei detti composti addizionali mediante la distillazione della fase a).

5 Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui le dette distillazioni della fase a) e della fase c) vengono attuate in una colonna di distillazione a riempitivo

6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, in cui le dette distillazioni delle fasi a) e c) sono distillazioni con vapor d'acqua a bassa pressione?

7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il detto trattamento della fase b) viene attuato aggiungendo una soluzione acquosa al 18-22% di Na2C0^ all'acqua di scarico distillata della fase a).

8 Procedimento secondo la rivendicazione 7 com prendente inoltre le fasi consistenti nel:

d) misurare il pH delle acque di scarico depurate della fase c); e

e) far variare la quantit? di soluzione di cenere di soda acquosa aggiunta nel trattamento della fase b) per mantenere il detto pH ad un valore minore di 9,0.

9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui il detto pH ? mantenuto ad un valore compreso tra 8,5 e 9,0.

10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui il detto pH ? mantenuto ad un valore di al-1*incirca 8,6-<?>,7.

11. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui il detto pH ? mantenuto automaticamente al livello desiderato.

12. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui ciascuna delle dette distillazioni delle fasi a) e c) ? una distillazione con vapor d'acqua e in cui il detto procedimento comprende inoltre il mantenere essenzialmente costante la pressione della corrente di ingresso a ciascuna .delle dette distillazioni.

13 Procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre la fase di trattare biologicamente le dette acque di scarico della fase c) per depurare ulteriormente le dette acque di scarico.

14. Procedimento per rimuovere ammoniaca da un liquido ammoniacale grezzo, derivato da un impianto di cokefazione di carbone, contenente ammoniaca libera e stabile, il detto procedimento comprendendo le fasi consistenti nel:

a) distillare con vapor d'acqua il detto liquido in una colonna a riempitivo per rimuovere la detta ammoniaca libera.;

b) trattare il detto liquido distillato della fase a) con una soluzione di cenere di soda al 18-22% per decomporre la detta ammoniaca stabile o fissa;

c) distillare con vapor d'acqua le dette acque di scarico trattate della fase b) in una colonna a riempitivo per rimuovere la detta ammoniaca stabile decomposta;

d) misurare il pH delle dette acque di scarico trattate della fase c);

e) mantenere il pH delle dette acque di scarico dalla fase d) al disotto di circa 9,0; e

f) trattare biologicamente le dette acque di scarico della fase ?) per depurare ulteriormente le dette acque di scarico.

15 Apparecchiatura per rimuovere ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e stabile, la detta apparecchiatura comprendendo:

a) un distillatore dell'ammoniaca per rimuovere ammoniaca libera e stabile o fissa;

b) una sorgente di soluzione di cenere di soda; e c) mezzi per alimentare la detta soluzione di ce nere di soda dalla detta sorgente di cenere di soda al detto distillatore dell'ammoniaca per decomporre la detta ammoniaca stabile, i detti mezzi essendo col legati alla detta sorgente di soluzione di cenere di soda.

16. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 15, in cui il detto distillatore dell'ammoniaca ? una colonna di distillazione a due stadi a riempitivo.

17 Apparecchiatura secondo la rivendicazione 16, comprendente inoltre mezzi per misurare il pH delle dette acque di scarico dopo che la detta ammoniaca sta bile ? stata rimossa da esse.

18. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 17, comprendente inoltre mezzi di controllo per far variare l'alimentazione della detta cenere di soda al detto distillatore dell'ammoniaca, i detti mezzi di controllo essendo collegati ai detti mezzi per a-J

lamentare la detta cenere di soda ed .essendo atti a far variare la quantit? di cenere di soda alimentata al detto distillatore dell'ammoniaca in maniera da mantenere il detto pH al disotto di circa 9,0.

19. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18, in cui la detta sorgente di soluzione di cenere di soda comprende una cisterna di scioglimento della cenere di soda comprendente una soluzione di cenere di soda al 18-22%.

20. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 19, in cui la detta cisterna di scioglimento della cenere di soda comprende una vite per convogliare cenere di soda nella detta cisterna, un ingresso per l?acqua ed un ingresso per il vapor d'acqua.

21. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20, comprendente inoltre mezzi automatici collegati ai det_ ti mezzi di controllo per far variare automaticamente l'alimentazione della detta cenere di soda al detto distillatore.

22. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 21, comprendente inoltre mezzi per alimentare vapor d'ac qua al detto distillatore e in cui i detti mezzi automatici sono atti a mantenere costante la pressione della detta alimentazione di vapor d'acqua.

23. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 22, comprendente inoltre mezzi per trattare biologicamente le dette acque di scarico depurate.

24. Procedimerito per rimuovere composti biodegra dabili scelti dal gruppo comprendente: composti fenoli ci, composti ammoniacali liberi e stabili, tiosolfati, tiocianati, cianuri, solfuri e simili, da acque di scarico di alimentazione^comprendente le fasi consistenti nel:

a) trattare le dette acque di scaric? di alimentazione o alimentate aggiungendo cenere di soda alle dette acque di scarico; e

b) trattare le dette acque di scarico della fase a) mediante un trattamento con fanghiglie attivate in un reattore a fanghiglie per ridurre il livello di composti biodegradabili nelle dette acque di scarico.

25. Procedimento secondo la rivendicazione 24, in cui il detto trattamento delle fanghiglie attivate consiste nel trattare le dette acque di scarico della fase a) in un reattore a fanghiglie attivate a stadio singolo.

26. Procedimento secondo la rivendicazione 24, in cui le dette fanghiglie attivate comprendono solidi particellati non biologici.

27. Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui le dette fanghiglie attivate comprendono circa 1000-3000 mg/litro dei detti solidi particellati non biologici.

28. Procedimento secondo la rivendicazione 27, comprendente inoltre il far funzionare il detto reattore a fanghiglie in condizioni tali da determinare un tempo di ritegno dei solidi da circa 100 a 1000 giorni con sostanzialmente nessuno spreco di solidi per fornire un effluente avente una concentrazione delle impurit? di circa 0-0,5 ppm (parti per milione) di fenolo, 0-0,5 ppm di ammoniaca, 200-250 ppm di COD, 1-2 ppm di tiocianati, 4-6 ppm di tiosolfati, e 0,5-1 ppm di solfuri..

29. Procedimento secondo la rivendicazione 28, comprendente inoltre il mantenere la concentrazione totale dei solidi entro il detto reattore ad un li-vello compreso tra circa 4 e 11 gm/litro.

30. Procedimento secondo la rivendicazione 29 in cui la detta concentrazione totale dei solidi ? di circa 4 gm/litro.

31 Procedimento secondo la rivendicazione 29 comprendente inoltre il separare i solidi biologici e i detti solidi non biologici dalle dette acque di scarico trattate biologicamente in una cisterna di sedimentazione e riciclare i detti solidi separati dalla detta cisterna di sedimentazione al detto reattore.

32. Procedimento secondo la rivendicazione 24 in cui le dette fanghiglie attivate sono formate mediante le fasi consistenti nel:

a) aggiungere le dette acque di scarico ad una massa biologica per formare una massa biologica biospecifica autotropica; e

b) stabilizzare la detta massa biologica aggiungendo particelle in maniera tale per cui le fanghiglie abbiano a manifestare una velocit? di sedimentazione media di circa 2-5 libbre (0,9-2,25 kg) per piede qua drato (0,092 m ) al giorno,

33. Procedimento secondo la rivendicazione 24, comprendente inoltre il pretrattare le dette acque di scarico di alimentazione mediante una distillazione con vapor d?acqua a bassa pressione in due fasi com-prendente un ramo o stadio libero e un ramo o stadio fisso per rimuovere composti ammoniacali liberi e stabili dalle dette acque di scarico, e in cui la detta cenere di soda viene aggiunta alle dette acque di scarico fra i detti rami libero e fisso della detta distillazione con vapore d'acqua a bassa pressione.

34- Procedimento secondo la rivendicazione 33 in cui le dette acque di scarico di alimentazione so no pretrattate facendo passare le dette acque di sca rico di alimentazione attraverso il detto ramo libero di una colonna di distillazione e ponendo nel contempo in contatto a controcorrente le dette acque di scarico con vapor,d'acqua a bassa pressione per rimuovere una porzione dei detti composti ammoniacali liberi; aggiungere la detta cenere sotto forma di una soluzione di cenere di soda al 18-22% alle dette acque di scarico lascianti il detto ramo libero della detta c? lonna di distillazione per trattare le dette acque di scarico decomponendo i detti composti ammoniacali sta-bili; e porre in contatto in controcorrente le dette acque di scarico trattate della fase a) nel detto ramo fisso della detta colonna di distillazione con vapor d'acqua, a bassa pressione per rimuovere i detti composti ammoniacali decomposti.

35. Procedimento secondo la rivendicazione 34, comprendente inoltre il misurare il pH delle dette acque di scarico prima di trattare le dette acque di scarico con le dette fanghiglie attivate e aggiungere cenere di soda alle dette acque di scarico in modo ta le per cui il detto pH sia di circa 7,4?

36. Procedimento secondo la rivendicazione 35, in cui i detti solidi particellati non biologici han. no dimensioni particellari medie o granulometria media tale per cui circa il 98% delle particelle di ejs si passano attraverso un setaccio a 100 maglie (mesh.) Tyler.

37. Procedimento secondo la rivendicazione 36, in cui la detta concentrazione delle dette particelle ? compresa fra circa 1000 e 3000 mg/litro.

38. Procedimento secondo la rivendicazione 24, in cui le dette acque di scarico di alimentazione so no acque di scarico da un impianto di cokefazione.

39. Procedimento per rimuovere composti biodegra dabili scelti dal gruppo comprendente composti fenolici, composti ammoniacali liberi stabili, tiosolfati, cianu ri, tiocianuri, solfuri e miscele di questi da acque di scarico di alimentazione, comprendente le fasi con sistenti nel:

a) trattare le dette acque di scarico di alimentazione con una sorgente di carbone inorganico; e

b) trattare le dette acque di scarico della fase a) mediante un trattamento con fanghiglie attivate a stadio singolo in un reattore per ridurre il livello dei detti composti biodegradabili nelle dette acque di scarico*

40. Apparecchiatura per trattare acque di scarico contenenti composti biodegradabili includenti amino niaca libera e stabile, la detta apparecchiatura comprendendo:

a) un distillatore dell'ammoniaca per rimuovere ammoniaca libera e stabile;

b) una sorgente di soluzione di cenere di soda; c) mezzi per alimentare la detta soluzione di ce nere di soda dalla detta sorgente di cenere di soda al detto distillatore dell'ammoniaca per decomporre la detta ammoniaca stabile nelle dette acque di scarico, i detti mezzi essendo collegati alla detta sorgente di soluzione di cenere di soda; e

d) un reattore di fanghiglie attivate a stadio singolo per trattare le dette acque di scarico per ridurre il livello di composti biodegradabili nelle.dette acque di scarico.

41. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 40, in cui il detto reattore a fanghiglie comprende fanghi, glie attivate e in cui le dette fanghiglie comprendono materiale particellato non biologico.

42. Apparecchiaiura secondo la rivendicazione 41, in cui la concentrazione totale dei solidi nel detto reattore ? di circa 4-11 g/litro.

43. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 42, in cui il detto reattore comprende circa 1000-3000 mg/litro del detto materiale particellato non bioio gico.

CONCETTI FONDAMENTALI DELI INVENZIONE

1. Campo della Invenzione

La presente invenzione riguarda un procedimento ed una apparecchiatura per rimuovere ammoniaca da acque di scarico, come ad esempio acque di scarico di impianti di cokefazione o conversione del carbone, e rimuovere particolarmente liquidi ammoniacali "grezzi".

2. Descrizione della Tecnica Precedente

Gli effluenti o scarichi industriali, come ad esempio le acque di scarico da impianti di cokefazione contengono spesso elevati livelli di ammoniaca come pure fenoli, cianuri, solfuri, tiooianati, tiosolfati e altri composti. In vista del fatto che le norme governative attuali limitano l? quantit? di ammoniaca e altri composti che possono essere scaricati in masse d'aoqua, sono stati fatti numerosi tentativi rivolti al dirudrre il contenuto dei composti inquinanti.

Relativamente alle acque di scarico di un impianto di cokefazione, la rimozione dell?ammoniaca era normalmente ottenuta mediante uh procedimento di distillazione a vapor d'acqua attuato congiuntamente all'aggiunta o di calcare o di un agente caustico, -Esempi di impianti di trattamento noti possono essere ad esempio trovati nel brevetto statunitense No, 3.278,423 a nome Millar il quale illustra un procedimento per il trattamento di liquidi effluenti acquosi grezzi da impianti di carbonizzazione del car bone. Questo procedimento comprende il distillare il

liquido industriale grezzo per rimuovere dapprima ammoniaca libera. L'effluente parzialmente trattato viene successivamente sottoposto ad una fase di ossidazio ne biochimica ed ? quindi trattato mediante l'aggiunta di calcare per convertire sali ammoniacali stabile! in sali ammoniacali liberi che possono essere quindi separati dal liquido di scarico mediante distillazione.

Bench? l'aggiunta di calcare si sia in realt? rivelata utile nel convertire ammoniaca "Stabile" o fissa in ammoniaca libera, che pu? essere liberata median te distillazione, tale aggiunta ha determinato proble-mi di incrostazione che si rivelano dannosi quando il procedimento viene attuato su scala industriale. Perci?, sono stati fatti vari tentativi rivolti all'eliminare i problemi di incrostazione, mediante l'aggiunta di composti atti a inibire le incrostazioni.

Il brevetto statunitense No. 4.104.131 a nome Didycz e altri descrive un procedimento di deuurazione delle acque per.laArimozione di ammoniaca da acque di scarico, come ad esempio acque di scarico di impianti di cokefazione o conversione del carbone, il qual procedimento comprende l'aggiunta di calcare in quantit? sufficienti a reagire con i sali armonia cali "Stabili "presenti nell'acqua di scarico. Il brevetto illustra l'aggiunta di un compostola inibire le incrostazioni scelto dalla classe di alcuni fosfo nati organici. Il procedimento viene condotto essenzialmente in due fasi. Nella prima fase, dall'effluente viene distillata l'ammoniaca libera. Il livello dell'ammoniaca "Stabile "viene sostanzialmente ridotto in una seconda fase di distillazione attuata sulle acque di scarico dopo il loro trattamento con calcare e con composti atti a inibire le incrostazioni.

Il brevetto statunitense No, 3.108,735 a nome Burcaw e altri traccia la storia dell'impiego di distillatori a vapor d'acqua per rimuovere ammoniaca da ;liquidi a basso contenuto di ammoniaca generati durante la cokefazione del carbone. Nel procedimento convenzionale, il liquido o "liquore" viene dapprima distillato con vapore in quello che ? chiamato'un "ra mo libero" per rimuovere ammoniaca libera e composti ammoniacali. Il liquido a basso contenuto di ammonia .ca distillato una volta viene quindi combinato con un impasto di calcare acquoso e quindi distillato in quello che ? chiamato "ramo fisso"del procedimento in cui un flusso in controcorrente diretto di vapor d'acqua distilla l'ammoniaca idratata dall'impasto liquido-calcare. Sia il ramo libero che il ramo fisso del distillatore dell'ammoniaca comprendono una colon na a montante avente piastre o piatti interni disposti orizzontalmente. Ciascun piatto ? dotato di mezzi di contatto gas-liquido attraverso i quali pu? passare vapor d'acqua accendente. I mezzi di contatto gas-ljl quido sono convenzionalmente costituiti o da piatti ' comprendenti fori di setaccio oppure da complessi a coperchi per bolle. Come questo brevetto illustra, un Inconveniente principale intrinseco dell'impiego di un distillatore di ammoniaca convenzionale ? la tendenza della colonna di distillazione a intasarsi o incrostarsi. Ci? ? la conseguenza del fatto che composti di calcio solidi che non si sciolgono ma formano invece una dispersione tendono ad accumularsi nei e attorno ai mezzi di contatto gas-liquido strozzando cos? e alla fine interrompendo il flusso di vapore o interferendo con esso. L'incrostazione ? in particolare un problema molto sentito nel ramo libero del distillatore. Dopo che si ? verificata incrostazione, il distillatore.deve essere smontato e pulito dando cos? luogo a notevoli tempi >?morti e aumentando i costi. Anche prima diicompleta incrostazione dell'impianto, a causa della formazione di incrostazioni entro il distillatore, quest'ultimo funziona forzatamente con rendimento ridotto. Di conseguenza, i distillatori di ammo niaca per la distillazione di liquidi ammoniacali blandi ottenuti da operazioni di cokefazione del carbone venivano convenzionalmente progettati con una capacit? in eccesso in modo da essere in grado di sopportare un certo grado di incrostazione.

Tale brevetto si propone di eliminare il problema dell'intasamento normalmente incontrato sottoponendo il liquido ammoniacale blando entrante ad una precipitazione preliminare con idrossido di calcio prima della sua entrata nel distillatore dell'ammonia ca. Cos?, prima dell'entrata nel ramo libero dell'impianto, il liquido o "liquore" viene trattato in un ramo o stadio a calcare determinante la precipitazione di sali di calcio insolubili prima della distillazione. Questa pre-precipitazione riduce essenzialmente le concentrazioni di ioni fluoruro e carbonato nel li quido ammoniacale blando, o a basso contenuto di ammo-

;

niaca , sino al ponto per il quale i sali di calcio in esso contenuti non precipiteranno durante la distillazione, per cui non determineranno intasamento. Il "brevetto illustra u-n tentativo alternativo di eliminare il problema dell'intasamento mediante l'aggiunta di soda caustica prima della distillazione? Grazie a tale sos ituzione,.dal distillatore vengono eliminati gli ioni calcio ohe sono normalmente assoc iati al problema dell'intasamento. Bench? si sia trovato che questa sostituzione sia Soddisfacente dal punto divista dell'eliminare le incrostazioni, il costo della soda caustioa pu? variare e pu? rivelarsi estremamente elevato in dipendenza dalle condizioni del mercato.

Ancora un altro problema caratteristico dei procedimenti di trattamento con calcare convenzionali ? costituito dal fatto che il calcare, quando aggiunto all'effluente, determina una soluzione colloidale. solidi formati quando il calcare viene in contatto con il liquido di scarico, rendono virtualmente impossibile controllare automaticamente il procedimento mediante sensori, strumentazione automatica, controllo a retroazione e simile, a causa del fatto che i solidi rendono impossibili misurazioni precise di variabili dell'effluente.

Inoltre la regolazione di pH ? molto difficile con sistemi con calcare poioh?, una volta fatta passare attraverso il ramo libero del sistema, l'ammoniaca libera viene rimossa e il sistema ? leggermente acido. Una volta che si ? aggiunto al liquido agente, alcalino, il pH ha brasca variazione. Considerando tale oscillazione nel pH del sistema con calcare, ? estremamente difficile una regolazione accurata di retroazione di aggiunta di calcare.

Infine, bench? i procedimenti di trattamento noti abbiano fatto riferimento all'impiego di fasi di trattamento biologico, questi trattamenti si sono rivelati in pratica difficili da attuare ed hanno necessar iamente comportato un controllo o monitoraggio estremamente accurato della massa biologica , il qui controllo pu? risultare estremamente costoso. In aggiunta, l'impiego di ioni oalcio nelle acque di scarico trattate ha fortemente ostacolato l'aggiunta di fosfati alle acque di scarico, tali fosfati essendo necessari per avere un trattamento biologico efficace. Quando sono presenti ioni calcio, essi subiscono precipitazione sotto forma di fosfato di calSOMMARIO DEll A INVENZIONE

Perci?, uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un impianto di trattamento per rimuovere sia ammonica libera che ammoniaca "stabile" e composti dell'ammoniaca, il quale impianto sia economico e sia commercialmente facilmente realizzabile.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di fornire un procedimento ed una apparecchiatura in grado di eliminare i problemi dell'incrostazione e dell'intasamento del distillatore de11.'ammoniac a, riducendo cos? i tempi morti e i costi.

Ancora un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un procedimento di trattamento di liquidi o acque di scarico il quale sia estremamente compatibile con un trattamento biologico dei liquidi di scarico distillati con vapor d'acqua.

Questi e altri scopi sono aggiunti dal pr ocedimento dell ' invenzi one il quale, comprende il rimuovere ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e stabile, il qual procedimento c omprende le fasi di distillare le acque di scarico per rimuovere l 1 ammoniaca libera; trattare le acque

di scarico distillate con cenere di soda per decomporre l' ammoniaca stabile; e . distillare le acque

di scarico trattate per ri -

? muovere l'ammoniaca decomposta.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, le acque di scarico trattate comprendono un liquido ammoniacale grezzo otter?uto dall'operazione di cokefazione del carbone. Questo liquido comprende anidride carbonica, composti!cianuri liberi, oli e composti aromatici basso-bollenti, ed il procedimento dell'invenzione 'comprende il rimuovere ciascuno di questi composti addizionali nella fase di distillazione iniziale.

Ancora un altro aspetto preferito dell'invenzione comprende l'eseguire ciascuna delle fasi di distil_ lazione dell'invenzione in una colonna di distillazio ne a riempitivo. Preferibilmente, la distillazione ? una distillazione con vapor d'acqua a bassa pressione.

La cenere di soda ? preferibilmente alimentata ella colonna di distillazione sotto forma di una soluzione acquosa di Na^CO^ mantenuta ad una concentrazione quanto pi? possibile vicina alla concentrazione di saturazione. Perci? sono normalmente usate concentrazioni del 18-22%. Sono preferite le soluzioni sature, poich? tanto pi? elevata ? la concentrazione della cenere di soda, tanto pi? basso sar? il consumo di vapor d'acqua.

-Grazie al procedimento'della presente invenzio-' ne, 1*impianto pu? essere facilmente sorvegliato o controllato misurando il pH delle acque di scarico purificate o depurate lascianti il distillatore dell'ammoniaca, e facendo variare la quantit? di soluzione di cenere di soda acquosa aggiunta alle acque di scarico in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico trattate e depurate uscenti a meno di approssimativamente 9,0. Pi? preferibilmente, il pH viene mantenuto ad un valore compreso tra 8,5 e 9 ed esso, pi? vantaggiosamente, viene mantenuto ad un valore di approssimativamente 8,6-8,7.

Grazie al fatto che l'agente di trattamento im-

Bench? l?impianto possa essere ulteriormente controllato facendo variare la pressione del vapor d'acqua usato in ciascuna delle fasi di distillazione in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico purificate e trattate al livello desiderato, un vantaggio fornito dall'invenzione ? costituito dal fatto che la pressione del vapor d'acqua pu? essere mantenuta costante ed il pH pu? essere regolato solo facendo variare la carica di cenere di soda.

In ancora un'altra forma di realizzazione preferita dell'invenzione, si ? scoperto che, grazie all'aggiunta di cenere di soda invece di additivi di trattamento convenzionali quali ad esempio calcare, l'impianto risulta insolitamente compatibile con una fase di trattamento "biologico successivo servente per purificare o depurare ulteriormente le acque di scarico.

Gli scopi dell'invenzione sono inoltre raggiunti dalla apparecchiatura dell'invenzione la quale rimuove ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e fissa, l'apparecchiatura comprende un distillatore di ammoniaca per rimuovere ammoniaca libera e stabile o "fissata" ed una sorgente di soluzione di cenere di soda. Sono previsti mezzi per alimentare la soluzione di cenere di soda al distillatore dell'ammoniaca per decomporre l'ammoniaca stabile.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, il distillatore dell'ammoniaca ? costituito da una colonna di sdistillazione a riempitivo a due stadi.

Un vantaggio singolare dell'apparecchiatura ? che possono essere previsti mezzi per misurare il pH delle acque di scarico purificate, e che queste misurazioni possono e ssere impiegate per c ontrollare in modo preoiso le variabili dell * impianto .

Ad esempio, possono essere previsti mezzi di controllo per far variare l ' alimentazione della cenere di soda al distillatore dell 'ammoniaca, tali mezzi di controllo essendo collegati ai mezzi per alimentare la cenere d soda ed essendo atti a far variare la quantit? di cenere di soda che viene alimentata al distillatore dell 'ammoniaca, in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico trattate al disotto di approssimativamente 9, 0.

La sorgente di soluzione di cenere di soda comprende preferibilmente una cisterna di scioglimento della cenere di soda comprendente soluzione di cenere di s oda al 18-22$. ? cistenera di scioglimento della cenere di soda pu? comprendere inoltre un convogliatore a vite per convogliare cenere di soda nella cisterna, un ingresso per l ' acqua ed un ingresso per il vapor d ' aaqua.

Pi? preferibilmente, l 'apparecchiatura pu? comprendere mezzi automatici collegati ai mezzi di controllo per far variare automaticamente l ' alimentazione della cenere di soda al distillatore. Mezzi aunatici possono inoltre essere atti a far variare automaticamente la quantit? di vapor d'acqua alimentata al distillatore dell'ammoniaca in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico purificate al disotto di 9,0. Tuttavia, pi? preferibilmente, la pressione del vapor d'acqua ? mantenuta costante entro il distillatore a 4-7 psig (0,28-1,49 kg/cm ) e viene variata solo la carica di alimentazione di cenere di soda.

Come si ? osservato precedentemente, grazie al fatto che l'apparecchiatura dell'invenzione comprende una sorgente di soluzione di cenere di soda collegata al d istillatone dell'ammoniaca, l'apparecchiatura pu? essere impiegata in modo estremamente efficace assieme a mezzi di trattamento biologico disposti a valle per depurare ulteriormente le acque di scarico.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Nei disegni acclusi:

la figura 1 illustra una forma di esecuzione della presente invenzione,

DESCRIZIONE DELLE FORME DI REALIZZAZIONI PREFERITE

Come ? illustrato, l'invenzione riguarda un trattamento con distillatore d? ammoniaca a due stadi per trattare acque di scarico da impianti di cokefazione per rimuovere ammoniaca libera e stabile e composti d 'ammoniaca. Una notevole caratteristica dell 'invenzione ? l ' impiego di soluzione di cenere di soda congiuntamente ad un procedimento di distillazione pon vapor d 'acqua in qualit? di mezzo per decomporre sali di ammonio stabili b fis si per la rimozione di ammoniaca dalle acque di scarico. Si ? scoperto sorprendentemente che l ' impiego di cenese di soda consente al procedimento di essere compietamente privo di malf unzioni, senza alcun problema di intasamento o simili, il che consente un funzionamento d eli <1 >impianto tramite dispositivi di controllo completamente automatizzati.

Come ? mostrato in figura 1 , liquido contenente ammon?aca grezza, come ad esempio acque d? scarico 81 da un impianto di cokefazione, ? ali?entato ad uno scambiatore di calore 77 dove esso viene preriscaldato mediante acqua di scarico depurata, nel passai re in controcorrente attraverso lo scambiatore di calore. la composizione delle acque di scarico alimentate mediante la linea 81 pu? variare, e tipicamente contiene approssimativamente 4000-5000 mg/litro di ammoniaca, di cui all' incirca 3500-4500 mg/litro sono gotto forma di ammoniaca fissa o stabile, l ' ingresso all 'impianto pu? essere variato e pu^c ontenere inoltre altri scarichi aventi concentrazioni di ammoniaca variabili, risultanti dal procedimento di produzione del coke, come pure altri effl uenti come quelli risultati dall ' assopimento e dallo strippaggio ( stripping) del benzolo, da refrigeratori dei gas dei forni di cokeria finali, da dispositivi di desolforazione e simili, conalimentazione attraverso la linea 83. la miscela o rapporto delle due cariche o alimentazi oni viene regolata mediante un dispositivo di controllo o regolazione 79 del flusso di scarico ed un dispositivo di controllo 80 del liquido. Si deve notare che bench? il trasferimento da impianti di cokefazione sia di pr inciinteresse, uno qualsiasi dei citati effluenti pu? essere trattato o da solo oppure in combinazione, e ??L rapporto potendo essere regolato come desiderato. Le acque di scarico riscaldate che devono essere trattate sono quindi fatte passare attraverso lo scambiatore di calore 73, alla sommit? del distillatore dell' ammoniaca a due stadi, che comprende uno stadio o ramo libero 53 in cui i composti contenenti ammoniaca "libera" sono distillati dalle acque di scarico assieme a oli, composti aromatici basso-bollenti, cianuri e ani_ dride carbonica. Il distillatore comprende inoltre un ramo o stadio fisso 49 in cui sono rimossi i composti di ammoniaca stabili. Una porzione del liquido di scarico che deve essere trattato pu? essere deviata mediante una valvola 74 collegata ad un dispositivo di controllo di temperatura 72 attraverso lo scambiatore di calore 73 , dove essa viene posta a contatto indiretto in controcorrente con i vapori riscaldati la scianti gli stadi fisso e libero allo scopo di controllare la carica di alimentazione del distillatore ad una tempera tura preimpostata fissa di circa 21 2?F (100?C ) .

Come ? mostrato, il distillatore comprende una torre "riempita" costituita da due stadi. I vapori sono rimossi separatamente da ciascuno stadio in maniera da fornire una sorgente di ammoniaca di elevata qualit? lasciente?il secondo stadio. Le acque di scarico entranti, nel discendere entro la colonna riempita, vengono in contatto per controcorrente con vapor d?acqua a bassa pressione proveniente dalla linea 59 attraverso la valvola di controllo di pressione 61 nel_ lo stadio o ramo libero 63. Il vapor d?acqua ? un vapore a bassa pressione avente una pressione di approssimativamente 10-12 psig (0,7 - 0,84 kg/cm ) bench? . possano ovviamente essere impiegate altre pressioni. I vapori lasciarti lo stadio fisso fuoriescono dall'impianto attraverso la linea 70 e attraverso una valvola di ritegno 69 e lo scambiatore di calore 73 prima di essere alimentati nella linea 91 del gas del forno per coke. Anidride carbonica, cianuri libe ri e composti di ammonio sono rimossi dal ramo o stadio libero attraverso questa linea. La pressione viene preferibilmente mantenuta a approssimativamente 4-7 psig (0,28-0,49 kg/cm ) entro la colonna a riempitivo mediante i dispositivi 71 di controllo o regolazione della pressione.

Dopo essere stato parzialmente purificato, il liquido L. ? "strippato" scorre dal ramo libero a quello fisso attraverso un piatto distributore di liquido e, ancora una volta, cade verso il basso e in con trocorrente rispetto al vapor d'acqua ascendente che viene alimentato dalla linea 45 attraverso la valvola di ritegno 47. E ' in questo stadio che soluzione di cenere di soda, avente preferibilmente una concen trazione di circa il 18-22%, viene aggiunta attraverso la valvola di ritegno 51 . La quantit? di cenere di soda aggiunta viene controllata mediante il quadro di controllo 39 ed ? una funzione del pH delle acque di scarico purif icate, il quale ? rilevato mediante la sonda. 87 di controllo del pH. Una porzione del liquido depurato o purificato pu? essere inviata all 'unit? di campionatura 89. Si ? trovato preferibile mantenere un pH minore di 9,0 nell' effluente. Vantaggiosamente, il pH ? da 8 , 5 a 9,0 e, pi? preferibilmente, ? compreso tra 8 , 6 e 8 ,7? Grazie al fatto che il sistema risulta relativamente stabile, rispetto al pH, in seguito all' aggiunta di <Na>2<c>?3 ? la misurazione del pH mediante la sonda 87 pu? essere impiegata con precisione per controllare l? aggiunta di cenere di soda al sistema o impianto. Inoltre, poich? la cenere di soda aggiunta al sistema favorisce la liberazione di composti ammoniacali liberi entro la corrente di liquido in cascata, il vapor d'acqua ascendente rimuove i composti di ammonio precedentemente stabili decom-posti che possono analogamente essere alimentati nel-la linea 91 del gas del forno da coke. La pressione entro il ram? fisso dell ' impianto e mantenuta mediante il dispositivo di controllo di pressione 43.

Mediante regolazione della valvola di controllo 65, una porzione dei vapori lascienti il ramo fis so pu? essere deviata e impiegata in altri procedimenti correlati all' ammoniaca. Coerentemente con un funzionamento economico, ciascuno degli scambiatori di calore, come pure la colonna stessa, sono isolati per mantenere al minimo le perdite tecniche . Una caratteristica basilare di questo impianto ? la cisterna 25 di scioglimento della cenere di soda in c ui l ' ao4 qua di servizio proveniente dalla linea 11 viene miscelata con cenere di soda proveniente dalla tramoggia di alimentazione 31 per formare una soluzi one avente la concentrazione desiderata mantenuta costante prima di essere alimentata al ramo fisso dell' impianto. Cenere di soda, proveniente dalla tramoggia! di alimentazione 31 viene erogata alla cisterna 25 mediante una vite di alimentazione 29. Tale vite ? azionata mediante il motore 33? La 'cenere viene inviata nella sezione di miscelazione 13 della cisterna mantenuta ad un livello del liquido costante dove essa viene miscelata con acqua e riscaldata e agitata mediante vapor d ' acqua a bassa pressione alimentato attraverso la linea 15. La quantit? di vapor d'acqua impiegata viene variata mediante la valvola di regolazione 17 in funzione della temperatura entro la cisterna, rilevata mediante la sonda 19. la temperatura della soluzione di cenere di soda ? preeferibilmente mantenuta ad approssimativamente 140?F (60?C). la miscela viene agitata mediante la girante 21, 'bench? possano essere impiegati altri mezzi, nella sezione di miscelazione 23 della cisterna 25. Il liquido miscelato passa sopra una diga di sbarramento

e nella seziore di alimentazione 27 della cisterna

prima di essere pompato nel ramo fisso mediante

la pompa 37 regolata in funzione del pH rilevato mediante il sensore 87. Il livello della soluzione entro la cisterna ? variabile ed ? controllato mediante il dispositivo di controllo 35 il quale rileva il livello del liquido ed ? collegato al quadro

38. La concentrazione della soluzione di cenere di soda pu? essere variata regolando la quantit? di acqua aggiunta attraverso la'l?nea 11 come pure la quantit? di cenere di soda aggiunta all?impianto mediante la

vite 29.

Preferibilmente la soluzione ? mantenuta ad una concentrazione di approssimativamente il 18-22$ appros-- s imantesi quanto pi? possibile alla concentra

zione di saturazione.

Dalla descrizione precedente si pu? notare che l'invenzione si presta spontaneamente ad automazione completa grazie al quadro di controllo 39? ci? che non avveniva negli impianti caustici

e a calcare noti. Tale automazione ? possibile grazie al preciso controllo del pH reso possibile grazie all'impiego di cenere di soda nel ramo fisso del distillatore.

Analogamente, grazie ai problemi di intasamento minimi che si benino quando viene impiegata cenere di soda, ? possibile usare una colonna a riempitivo invece della od onna a piatti o del tipo a coperchi a gorgogliamento convenzionale che era in precedenza necessaria quando si impiegava calcare. Tale impianto rende possibile operare con efficienze di c ontatto estremamente elevate e perci^da luogo a consumo di vapor d'acqua minimo. Perci?, grazie al procedimento ed alla apparecchiatura impiegati, si ? trovato che il consumo di vapor d'acqua pu? essere mantenuto basso, ad un valore dell'ordine di 1,2 libbre (0,55 kg circa) per gallone (4,75 litri ) di acque di scarico alimentate e anche pi? basso. Il procedimento dell'invenzione minimizza cos? in modo efficaos la quantit? di.energia necessaria per generare il vapor d'acqua richiesto.

Infine, grazie all'impiego di cenere di soda nel ramo fisso, le acque di scarico depurate sono fortemente compatibili con un trattamento batteriologico successivo.

Si dovrebbe notare che grazie all'impiego di cenere di'soda invece del calcare, altri composti come fosfati necessari ad ottenere la crescita batterica ica desiderata possono essere presenti oppure possono essere aggiunti all'acqua di scarico trattala prima del trattamento batteriologico.

Inoltre , la cenere di soda si comporta come sorgente di carbone per i.batteri autotropici per la decomposizione di tiosolfati, tiocianati e ammoniaca residua.

L?invenzione ? statadescritta facendo riferimento a forme di realizzazione preferite particolari. Si deve tuttavia tener presente che il procedimento dell'invenzione non ? limitato alla particolare apparecchiatura descritta e che 11apparecchiatura dell 'invenzione pu? essere impiegata in modo diverse da quello precedentemente specificatamente descritto, senza allontanarsi dall'ambito protettivo dell'invenzione stessa .

RIVENDICAZIONI

1 ) Procedimento per rimuovere ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e stabile, il detto procedimento comprendendo le fasi di:

b) ?trattare le dette acque di scarico distillate della- fase a) con cenere di soda; e

? c) distillare le acque di scarico trattate della fase b) per smuovere la detta ammoniaca decomposta.

2, Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui le dette acque di scarico sono un liquido ammonia cale grezzo derivato da una operazione di cokefazione del carbone.

3# Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui le dette acque di scarico sono un effluente dalla produzione di benzolo e da un procedimento di strip paggio (stripping),da refrigeratori dei gas di un forno di coke.finali, da dispositivi di desolforazione o simili.

4. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui il detto liquido ammoniacale grezzo comprende i? noltre anidride carbonica, composti|cianuri liberi, oli e composti aromatici basso-bollenti, { in cui il detto procedimento comprende il rimuovere ciascuno dei detti composti addizionali mediante la distillazione della fase a).

5. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , in cui le dette distillazioni della fase a) e della fase c) vengono attuate in una colonna di distillazione a riempitivo

6.'' Procedimento secondo la rivendicazione 5 , in cui le d?tte distillazioni delle fasi a) e c) sono distillazioni con vapor d 'acqua a bassa pressione, 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1 , in cui il detto trattamento della fase b) viene attuato aggiungendo una soluzione acquosa al 18-22% di Na^CO^ all' acqua di scarico distillata della fase a),

8. Procedimento secondo la rivendicazione 7 com prendente inoltre le fasi consistenti nel:

d) misurare il pH delle acque di scarico depurate della fase c) ; e

e) far variare la quantit? di soluzione di cenere di soda acquosa aggiunta nel trattamento della fase b) per mantenere il detto pH ad un valore minore di 9, 0.

9. Procedimento secondo la rivendicazione 8 , in cui il detto pH ? mantenuto ad un valore compreso tra 8, 5 e 9, 0.

10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, ?n cui il detto pH ? mantenuto ad un valore di all'incirca 8, 6-8 , 7.

11. Procedimento secondo la rivendicazione 8 , in cui il detto pH ? mantenuto automaticamente al livello desiderato.

12. Procedimento secondo la rivendicazione 8 , in cui ciascuna delle dette distillazioni delle fasi a) e c) ? una distillazione con vapor d'acqua e in cui il detto procedimento comprende inoltre il mantenere essenzialmente costante la pressione della corrente di ingresso a ciascuna ideile dette distillazioni.

a) distillare con vapor d'acqua il detto liquido in una colonna a riempitivo per rimuovere la detta ammoniaca libera;

d) misurare il pH delle dette acque di scarico trattate dell? fase c);

e) mantenere il pH delle dette acque di scarico dalla fase d) al disotto di circa 9,0?,-e

f) trattare biologicamente le dette acque di scarico della fase e) per depurare ulteriormente le dette acque di scarico.

15. Apparecchiatura per rimuovere ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e stabile, la detta apparecchiatura comprendendo:

a) un distillatore dell?ammoniaca per rimuovere ammoniaca libera e stabile o fissa;

b) una sorgente di soluzione di cenere di soda; e c) mezzi per alimentare la detta soluzione di c<a nere di soda dalla detta sorgente di cenere di soda al detto distillatore dell?ammoniaca per decomporre la detta ammoniaca stabile, i detti mezzi essendo col_ legati alla detta sorgente di soluzione di cenere di soda.

16.. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 15, in cui il detto distillatore dell?ammoniaca ? una colonna di distillazione a due stadi a riempitivo.

17. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 16, comprendente inoltre mezzi per misurare il pH delle dette acque di scarico dopo che la detta ammoniaca sta bile ? stata rimossa da esse.

18. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 17 , comprendente inoltre mezzi di controllo per far variare 1 ? alimentazione della detta cenere di soda al detto distillatore dell ' ammoniaca, i detti mezzi di controllo essendo collegati ai detti mezzi per alimentare la detta cenere di soda ed .essendo atti a far variare la quantit? di cenere di soda alimentata al detto distillatore dell' ammoniaca in maniera da mantenere il detto pH al disotto di circa 9,0.

19. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 18 , in cui la detta sorgente di soluzione di cenere di soda comprende una cisterna di scioglimento della cenere di soda comprendente una soluzione di cenere di soda, al 18-22%,

20. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 19 , in cui la detta cisterna di scioglimento della cenere di soda comprende una vite per convogliare cenere di soda nella detta cisterna, un ingresso per l'acqua ed un ingresso per il vapor d' acqua.

21 . Apparecchiatura secondo la rivendicazione 20 , comprendente inoltre mezzi automatici collegati ai det ti mezzi di controllo per far variare automaticamente l' alimentazione della detta cenere di soda al detto distillatore.

22. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 21 , comprendente inoltre mezzi per alimentare vapor

d 'acqua al detto distillatore e in coi i detti mezzi automatici sono atti a mantenere costante la pressione della detta alimentazione di vapor d'acqua.

23) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 22, comprendente inoltre mezzi per trattare biologicamente le dette acque di scarico depurate

rivolti al ridurre il contenuto dei composti inquinanti.

Relativamente alle acque di scarico di un impianto di cokefazione, la rimozione dell'ammoniaca era normalmente ottenuta mediante un procedimento di distillazione a vapor d'acqua attuato congiuntamente all'aggiunta o di calcare o

di un agente caustico.

Esempi di impianti di trattamento noti possono essere ad esempio trovati nel brevetto statunitense No 3. 278.423 a nome Millar il quale illustra un procedimento per il trattamento di liquidi effluenti acquosi grezzi da impianti di carbonizzazi one del carbone. Questo procedimento comprende il distillare il liquido industriale grezzo per rimuovere dapprima ammoniaca libera. L'effluente parzialmente trattato viene successivamente sottoposto ad una fase di ossidazi one biochimica ed ? quindi trattato mediante l'ag iunta di calcare per convertire sali ammoniacali stabile in sali ammoniacali liberi che possono essere quindi separati dal liquido

di scarico mediante distillazione.

Bench? l'aggiunta di calcare si sia in reita? rivelata utile nel convertire ammoniaca "stabile" o fissa in ammoniaca libera, che pu? essere

liberata mediante distillazione, tale aggiunta

ha detenainato problemi di incrostazione che

si rivelano dannosi quando il procedimento

viene attuato su scala industriale. Perci?,

sono stati fatti vari tentativi rivolti all'eliminare i problemi di incrostazione , mediante l'aggiunta di composti atti a inibire le incrostazioni.

Il brevetto statunitense No, 4.104.131 a nome Didycz e altri descrive un procedimento di depurazione delle acque per la rimozione di ammoniaca da acque di scarico, come ad esempio acque di scarico di impianti di cokefazione o conversione del carbone , il qual procedimento comprende l ?aggiunta di calcare in quantit? sufficienti a reagire con i sali ammonia cali "Stabili "presenti nell 'acqua di scarico. Il breatto

vetto illustra l?aggiunta di un composto la inibire le incrostazioni scelto dalla classe di alcuni fosfo nati organici. Il procedimento viene condotto essenzialmente in due fasi. Nella prima fase, dall 'effluente viene distillata l'ammoniaca libera. Il livello dell'ammoniaca "?tabie"viene sostanzialmente ridotto in una seconda fase di distillazione attuata sulle acque di scarico dopo il loro trattamento con calcare e con composti atti a inibire le incrostazioni.

Il brevetto statunitense No. 3.108.735 a nome Burcaw e altri traccia la storia dell 'impiego di distillatori a vapor d'acqua per rimuovere ammoniaca da .' liquidi a basso contenuto di ammoniaca generati durante la cokefazione del carbone. Nel procedimento convenzionale, il liquido o "liquore" viene dapprima distillato con vapore in quello che ? chiamato' un "ra mo libero" per rimuovere ammoniaca libera e composti ammoniacali. Il liquido a basso contenuto di ammonia ca distillato una volta viene quindi combinato con un impasto di calcare acquoso e quindi distillato in quello che ? chiamato "ramo fisso"del procedimento in cui un flusso in controcorrente diretto di vapor d'acqua distilla l'ammoniaca idratata dall'impasto liquido-calcare. Sia il ramo libero che il ramo fisso del distillatore dell'ammoniaca comprendono una colon na a montante avente piastre o piatti interni disposti orizzontalmente. Ciascun piatto ? dotato di mezzi di contatto gas-liquido attraverso i quali pu? passare vapor d'acqua accendente. I mezzi di contatto gas-li^ quido sono convenzionalmente costituiti o da piatti comprendenti fori di setaccio oppure da complessi a coperchi per bolle. Come questo brevetto illustra, un inconveniente principale intrinseco dell'impiego di un distillatore di ammoniaca convenzionale ? la tendenza della colonna di distillazione a intasarsi o incrostarsi. Ci? ? la conseguenza del fatto che composti di calcio solidi che non si sciolgono ma formano invece una dispersione tendono ad accumularsi nei e attorno ai mezzi di contatto gas-liquido strozzando cos? e alla fine interrompendo il flusso di vapore o interferendo con esso. L'incrostazione, ? in particolare un problema molto sentito nel ramo libero del distillatore. Dopo che si ? verificata incrostazione , il distillatore deve essere smontato e pulito dando cos? luogo a notevoli tempi ?; morti e aumentando i costi. Anche una .

prima di lcompleta incrostazione dell ? impianto, a causa della formazione di incrostazioni entro il distillatore, quest 'ultimo funziona forzatamente con rendimento ridotto. Di conseguenza, i distillatori di ammo niaca per la distillazione di liquidi ammoniacali blandi ottenuti da operazioni di cokefazione del carbone venivano convenzionalmente progettati con una capacit? in eccesso in modo da essere in grado di sopportare un certe grado di incrostazione.

Tale brevetto si propone di eliminare il problema dell 'intasamento normalmente incontrato sottoponendo il liquido ammoniacale blando entrante ad una precipitazione preliminare con idrossido di calcio prima della sua entrata nel distillatore dell 'ammonia ca. Cos? , prima dell ' entrata nel ramo libero dell' impianto, il liquido o "liquore" viene trattato in un ramo o stadio a calcare determinante la precipitazione di sali di calcio insolubili prima della distillazione, Questa pre-precipitazione riduce essenzialmente le concentrazioni di ioni fluoruro e carbonato nel li quido ammoniacale blando, o a basso contenuto di ammoniaca, sino al punto per il quale i sali di calcio in esso contenuti non precipiteranno durante la distillazione, per cui non determineranno intasamento.

Il brevetto illustra un tentativo" alternativo di eliminare il problema dell'intasamento -mediante l'aggiun ta di soda caustica prima della distillazione. Grazie a tale sostituzione, dal distillatore vengono eliminati gli ioni calcio che sono normalmente associati al problema dell ' intasamento. Bench? si sia trovato che questa sostituzione sia soddisfacente dal punto di vista dell' eliminare le incrostazioni , il costo della soda caustica pu? variare e pu? rivelarsi estremamente elevato in dipendenza dalle condizioni del mercato.

In aggiunta, in questi impianti pu? pure rivelarsi estremamente difficile il controllo automatico del pH, poich? l ? aggiunta di agenti alcalini determina una brusca variazione del pH dovuta allo sviluppo di ammoniaca libera.

Ancora un altro problema caratteristico dei procedimenti di trattamento con calcare convenzionali ? costituito dal fatto che il calcare, quando aggiunto all'effluente, determina una soluzione colloidale, I solidi formati quando il calcare viene in contatto con " il liquido di scarico, rendono virtualmente impossibile controllare automaticamente il procedimento mediante . sensori, strumentazione automatica, controllo a retroazione e simile,?a causa del fatto che i solidi rendono impossibili misurazioni precise di variabili dell'effluente.

Bench? sia indicato che il calcare sia l'additivo preferito, il brevetto statunitense No. 2.199.767 a nome WELLS e altri descrive l'aggiunta di,ceneri di soda a liquido ammoniacale grezzo preliminarmente trat tato mediante distillazione con vapor d'acqua. Secondo questo brevetto, il pH della corrente effluente dalla distillazione con vapor d'acqua viene regolato mediante l'aggiunta di un materiale basico quale ad esempio calcare, ceneri di soda, ecc., dopo una fase di trattamento elettrolitica. Questo brevetto non riesce a sfruttare in modo completamente vantaggioso le ceneri di soda poich? le ceneri di soda non vengono aggiunte all'impianto se non dopo la fase di tratta-mento elettrolitica, e poich? il distillatore viene apparentemente fatto funzionare senza l'impiego di nessun additivo.

L'aspetto dell'invenzione relativo al trattamento biologico delle acque di scarico distillate ha ri-cevuto notevole attenzione nella letteratura brevet-ta le e nella letteratura tecnica non brevettuale.

Ad esempio, il summenzionato brevetto statuniten se No. 2.199.767 a nome WELLS illustra ampiamente un trattamento batterico per acque di scarico da un impianto di cokefazione le quali sono state preliminarmente sottoposte a elettrolisi per ridurne il contenuto in fenoli. Secondo questo'br?vetto, il materiale di controllo o regolazione del pH viene aggiunto al liquido di scarico solo dopo-che il liquido ha lasciato il distillatore dell'ammoniaca, impedendo cos? un trattamento ad interim del liquido entro il distillatore stesso.

In una pubblicazione intitolata "Desing and Operation of Biological Treatment far Coke Plant Wastewaters" (Progettazione e Funzionamento del Trattamento Biologico per Acque di Scarico da Impianti di Cokefazione) pubblicata dal Carnegie-Mellon Institute of Research, Pittsburg, PA. 15213, il Settembre 1978, di G. M. Vong-Chong, qui incorporata a titolo di riferimento, l'autore tratta i vari aspetti del trattamento biologico di acque di scarico da impianti di cokefazione. Questa pubblicazione fa riferimento ad un trattamento,con fanghiglie attivate a stadio singolo,delle acque di scarico dell'impianto di cokefazione e descrive generalmente il pretratta mento delle acque di scarico dell'impianto di cokefazione o mediante distillazione con vapor d'acqua oppu re mediante estrazione fisico -chimica di fenoli in maniera da rendere le' acque di scarico pi? adatte per un trattamento con fanghiglie attivate, attuato a valle, Questa pubblicazione illustra inoltre (pagina 85) come il procedimento possa essere migliorato mediante l 'aggiunta di carbone attivo alle fanghiglie in una quantit?, di approssimativamente 5 ,0 g p?r litro. La pubblicazione sottolinea il fatto che il carbone viene impiegato su una base di "una sola volta" e non viene riciclato se non dopo essere stato rigenerato.

Perci??, mentre tale pubblicazione riconosca generalmente l ?opportunit? di ottenere fanghiglie attivate non a crescita in maniera da mantenere una popolazione microbica costante entro le fanghiglie attivate stesse, la pubblicazione stessa non indica affatto il modo col quale queste condizioni potrebbero essere attenute in maniera da minimizzare i costi associati alla rimozione delle fanghiglie attivate, come pure alla rigenerazione del carbone attivato o attivo.

Il brevetto statunitense No. 4.132.636 a nome IWASE e altri ? illustrativo di un tentativo precedente di trattare biologicamente le acque di scarico da impianti di cokefazione dopo pre-tratt amento allo scopo di rimuovere l 'ammoniaca. Secondo questo brevetto, dopo il pre-tratt amento sino ad un contenuto di aminoniaca di 1000 ppm (parti per milione) o minore, il liquido viene trattato biologicamente in una prima cisterna e trasferito quindi ad uria seconda cisterna in cui esso viene nuovamente trattato biologicamente in un procedimento aerobico. Nel secondo trattamento biologico al liquido viene miscelato carbone attivo in polvere. Da ultimo al liquido doppiamente trattato viene aggiunto un sale di ferro per determinare coagulazione e sedimentazione. Il procedimento di questo brevetto determina un aumento delle fanghiglie in conseguenza dell 'attivit? microbica anche se in uno dei reattori viene impiegato carbone attivo.

Numerosi brevetti hanno trattato il problema del trattamento biologico dei liquidi di scarico da impianti di cokefazione, e fra questi esemplificativi sono brevetti statunitensi Ni. 1 .437.394; 1 .437.401 ; 3.278.423 e 4.009.098.

? I tentativi rivolti al migliorare il rendimento del tratt cimento biologico per la purificazione delle acque di scarico hanno incluso, come si ? detto precedentemente, l 'aggiunta di materiale carbonioso alla massa biol?gica. L 'aggiunta del materiale carbonioso ha avuto la funzione di substrato sul quale attuare la crescita e la proliferazione dei batteri. Il carbone stesso si comporta come un assorbente per alcune delle impurit? nelle acque di scarico. Esemplificati vi di impianti impieganti aggiunta di carbone sono i brevetti statunitensi Ni. 3.767*570, 3.871.999, 3.957.632, 3.980.556 e 4.132.636.

Bench? i procedimenti di trattamento noti abbiano fatto riferimento all'impiego di fasi di trattamento biologico, questi trattamenti siisono rivelati in pratica difficili da attuare ed hanno necessariamente comportato un controllo o monitoraggio estremamente accurato della massa biologica, il qual controllo pu? risultare estremamente costoso. In aggiunta, l'impiego di ioni calcio nelle acque di scarico trattate ha fortemente ostacolato l'aggiunta di fosfati alle acque di scarico, tali fosfati essendo necessari per avere un trattamento biologico efficace. Quando sono presenti ioni calcio, essi subiscono precipita zione sotto forma di fosfato di calcio.

SOMMARIO BELLA INVENZIONE

Perci?, uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un impianto di trattamento per rimuovere sia ammoniaca libera che ammoniaca "stabile'* e composti dell' ammoniaca, di quale impianto 31a economico e sia commercialmente facilmente realizzabile.

Un altro scopo d ell ' invenzione ? quello di fornire un procedimento ed una apparecchiatura in grado di eliminare i problemi dell 'incrostazi?ne e dell ' intasamento del distillatore dell' ammoniaca, riducendo co?? i tempi morti e i costi.

Un altro scopo della presente invenzione ? quello d.i fornire un procedimento ed una apparecchiatura i quali, grazie al prooedimento di trattamento, siano suscettibili di essere sorvegliati e controllati in modo facile e preciso, con un minimo di supervisione, c os? da soddisfate le stringenti norm? governative relative all ' inquinamento delle acque.

Ancora un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un procedimento di trattamento di liquidi o acque di scarico il quale sia estremamente compatibile con un trattamento biologico dei liquidi di scarico distillati con vapor d 'acqua.

Ancora un altro aspetto dell'invenzione riguarda il"trattamento di acque di scarico da impianti di co- . kefazione mediante un distillatore di ammoniaca ed un trattamento con fanghiglie attivate successivo in cui la velocit? di crescita microbica risultante delle fan ghiglie attivate sia sostanzialmente nulla, e il quale trattamento sia nel contempo atto.;a ridurre efficacemente a livelli tollerabili l? impurit? nelle acque di scarico.

Ancora un altro scopo dell?invenzione risiede in una fase di trattamento di fanghiglie.attivate di acque di scarico contenenti ammoniaca in cui il pre-trattamen to delle acque di scarico comprenda l'aggiunta di carbone inorganico utile per la sintesi delle cellule/il quale, in aggiunta, favorisca la rimozione deli'ammoniaca durante la fase di pre-trattamento senza determinare intasamenti.

Questi e altri scopi sono raggiunti dal procedimento dell*invenzione il quale comprende il rimuovere ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca li bera e Stabile,il qual procedimento comprende le fasi di: distillare le acque di scarico per rimuovere,l'ammoniaca libera; trattare le acque di scarico distillate con cenere di soda per decomporre l'ammoniaca Stabile; e distillare le acque di scarico trattate per rimuovere 1.' ammoniaca decomp?sta.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, le acque di scarico trattate comprendono un liquido ammoniacale grezzo ottehuto dall ' operazione di cokefazione del carbone. Questo liquido comprende di

anidride carbonica, compost il cianuri liberi, oli e composti aromatici basso -boi lenti, ed il procedimento dell ' invenzione comprende il rimuovere ciascuno di questi composti addizionali nella fase di distillazione iniziale.

Ancora un altro aspetto preferito dell ' invenzione comprende l' eseguire ciascuna delle fasi di distil lazione dell' invenzione in una colonna di distillazio ne a riempitivo. Preferibilmente, la distillazione ? una distillazione con vapor d'acqua a bassa pressione.

La cenere di soda ? preferibilmente alimentata alla colonna di distillazione sotto forma di una soluzione acquosa di Na?CO^ mantenuta ad una concentrazione quanto pi? possibile vicina alla concentraz ione di saturazione. Perci? sono normalmente usate concentrazioni del 18-22%. Sono preferite le soluzioni sature, poich? tanto pi? elevata ? la concentrazione della cenere di soda, tanto pi? basso sar? il consumo di vapor d'acqua.

Grazie al procedimento'della presente invenzione, l'impianto pu? essere facilmente sorvegliato o controllato misurando il pH delle acque di scarico purificate o depurate lascianti il distillatore dell'ammoniaca, e facendo variare la quantit? di soluzione di cenere di soda acquosa aggiunta alle acque di scarico in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico trattate 'e depurate uscenti a meno di approssimativamente 9,0. Pi? preferibilmente, il pH viene mantenuto ad un valore compreso tra 8,5 e 9 ed esso, pi? vantaggiosamente, viene mantenuto ad un valore di approssimativamente 8,6-8,7.

Grazie al fatto che l'agente di trattamento im-

Bench? l'impianto possa essere ulteriormente con-, trollato facendo variare la pressione del vapor d'acqua usato in ciascuna delle fasi di distillazione in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico purificate e trattate al livello desiderato, un vantaggio fornito dall'invenzione ? costituito dal fatto che la pressione del vapor d'acqua pu? essere mantenuta costante ed il pH pu? essere regolato solo facendo variare la carica di cenere di soda.

In ancora un'altra forma di realizzazione preferita dell 'invenzione, si ? scoperto che, grazie al_ l'aggiunta di cenere di soda invece di additivi di trattamento convenzionali quali<' >ad esempio calcare, l'impianto risulta insolitamente compatibile con una fase di trattamento biologico successivo servente per purificare o depurare ulteriormente le acque di scarico.

Gli scopi della presente invenzione sono inoltre raggiunti dal procedimento dell 'invenzione per rimuove re da acque di scarico di alimentazione composti biode gradabili scelti dal gruppo comprendente: composti?feno lici, composti ammoniacali liberi e stabili, tiosolfa ti, tiocianuri, cianuri, solfuri e simili, il qual procedimento comprende le fasi consistenti nel: trattare le acque di scarico alimentate aggiungendo cenere <? >di soda alle acque di scarico; trattare ulteriormente le acque di scarico mediante un trattamento con fanghiglie attivate in un reattore a fanghiglie per ridurre il livello dei composti biodegradabili nelle acque di scarico.

In un aspetto preferito dell'invenzione, il procedimento comporta il far funzionare il reattore a fanghiglie in condizioni tali da determinare un tempo di ritegno dei solidi estremamente e sorprendentemente elevato, cio? dell'ordine da 100 a 1000 giorni, cos? da fornire un effluente avente una concentrazione di impurit? e di materiali solidi la quale ? estremamente bassa.

Un altro aspetto dell'invenzione comprende l'impiegare una fanghiglia attiva includente carbone attivato o attivo in polvere per indurre sedimentazione delle fanghiglie quando esse sono successivamente trasferite dal reattore ad una cisterna di sedimentazione in cui l'effluente depurato deve essere separato dalle fanghiglie. La quantit? del carbone attivato in polvere impiegata ? preferibilmente nell'intervallo da 1000 a 3000 mg per litro di liquido nel reattore. La concentrazione in solidi entro il reattore ? mantenuta ad un livello costante nell'intervallo da circa 4 a 11 g al litro. Una concentrazione in solidi maggiormente preferita ? di circa 4 g al litro.

Il trattamento biologico della presente invenzione ? particolarmente efficace quando impiegato assieme al trattamento di distillazione d'ammoniaca dell'invenzione, particolarmente quando impiegato congiuntamente ad un trattamento di distillazione dell'ammoniaca comprendente l'aggiunta di cenere di soda al distillatore fra gli stadi o rami fisso e libero del distillatore stesso

? Un aspetto particolarmente utile dell ? invenzione risiede nel fatto che, dopo essere stato biologica mente trattato, l' effluente risulta particolarmente adatto per un trattamento di scambio ionico.

Le fanghiglie attivate dell' invenzione sono pre feribilmente formate aggiungendo acque di scarico del tipo che deve essere trattato ad una massa bioio gica come quella che potrebbe essere disponibile da impianti di trattamento cittadini convenzionali per formare una massa biologica biospecifica in cui i batteri sono sostanzialmente autotropici. La massa biologica viene quindi stabilizzata mediante l 'ag-? giunta di particelle in maniera tale per cui la velo cita di sedimentazione media delle fanghiglie sia di approssimativamente 2-5 libbre per piede quadrato al giorno. Le dimensioni medie o granulometria Ideile par ticelle sono tali per cui il 98% delle particelle pa_s sano attraverso un setaccio a 100 maglie (mesh) Tyler (0,0056 pollici) . La concentrazione preferita delle particelle ? approssimativamente di 1000-3000 mg al litro. Un aspetto molto significativo dell ' invenz ione ? l 'impiego di cenere di soda in qualit? di sorgente di carbonio inorganico che , oltre a favorire il pre--trattamento di distillazione con vapor d'acqua, si comporta in aggiunta come una sorgente per la sintesi delle cellule per i batteri autot^pici che preferibilmente costituiscono ima porzione sostanziale dei batteri delle fanghiglie attivate.

L'aggiunta di cenere di soda ? importante anche per un'altra ragione,

I batteri autotropici nel reattore si comportano infatti in maniera da ossidare l'ammoniaca e i tiocia nati per formare ioni di N0? i quali sono da ultimo o^ sidati ? ioni di NO^? Durante tale ossidazione sono pr? dotti ioni idrogeno i quali devono essere neutralizzati allo scopo di mantenere condizioni appropriate per la crescita batterica nel reattore. Secondo l'invenzione, l'aggiunta di cenere di soda all'impianto assolve pure a tale funzione.

Gli scopi dell'invenzione sono inoltre raggiunti dalla apparecchiatura dell?invenzione la quale rimuove ammoniaca da acque di scarico contenenti ammoniaca libera e fissa. L'apparecchiatura comprende un distillatore di ammoniaca per rimuovere ammoniaca libera e stabi le o "fissata" ed una sorgente di soluzione di cenere di soda. Sono previsti mezzi per alimentare la soluzio ne di cenere di soda al distillatore dell'ammoniaca per decomporre l'ammoniaca stabile.

In una forma di realizzazione preferita dell?invenzione, il distillatore dell?ammoniaca ? costituito da una colonna di distillazione a riempitivo a due stadi.

Un vantaggio singolare dell'apparecchiatura ? che possono essere previsti mezzi per misurare il pH delle acque di scarico purificate, e che queste misu razioni possono essere impiegate per controllare in modo preciso le variabili dell1impianto.

Ad esempio, possono essere previsti mezzi di controllo per far variare 1'alimentazione della cenere di soda al distillatore dell'ammoniaca, tali mezzi di controllo essendo collegati ai mezzi per alimentare la cenere di soda ed essendo atti a far variare la quantit? di cenere di soda che viene alimentata al distillatore dell'ammoniaca, in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico trattate al disotto di approssimativamente 9,0.

La sorgente di soluzione di cenere di soda com? prende preferibilmente una cisterna di scioglimento . della cenere di soda comprendente soluzione di cenere di soda al 18-22% e, pi? preferibilmente, una soluzione al 22%, essendo importante che la soluzione abbia una concentrazione quanto pi? vicina possibile a quella di saturazione. La cisterna di scioglimento della cenere di soda pu? comprendere inoltre un convogliatore a vite per convogliare cenere di soda nella cisterna, un ingresso per l'acqua ed un ingresso per il vapor d'acqua.

Pi? preferibilmente, l'apparecchiatura pu? comprendere mezzi automatici collegati ai mezzi.di controllo per far variare automaticamente l'alimentazione della cenere di soda al distillatore. Mezzi automatici possono inoltre essere atti a far variare automaticamente.la quantit? di vapor d'acqua alimentata al distillatore dell'ammoniaca in maniera da mantenere il pH delle acque di scarico purificate al disotto di 9,0. Tuttavia, pi? preferibilmente, la pressione del vapor d'acqua ? mantenuta costante entro il distillatore a 4-7 psig (0,28-0,49 kg/cm ) e viene variata solo la carica di alimentazione di cenere di soda.

Come si ? osservato precedentemente, grazie al fatto che l'apparecchiatura dell'invenzi?ne comprende una sorgente di soluzione di cenere di soda collegata al distillatore dell'ammoniaca, l?apparecchiatura pu? essere impiegata in modo estremamente efficace assieme a mezzi di trattamento biologico disposti a valle per depurare ulteriormente le acque di scarico.

Perci?, gli scopi dell'invenzione sono inoltre raggiunti da una apparecchiatura per trattare acque di scarico contenenti composti biodegradabili includenti ammoniaca libera e stabile^1apparecchiatura comprende un distillatore dell* ammoniaca per rimuovere ammonia ca libera e .stabdleuna sorgente di soluzione di cene re di soda; e mezzi per alimentare la soluzione di ce nere di soda dalla sorgente di cenere di soda al distillatore dell 'ammoniaca per decomporre l 'ammoniaca sta bile-' nelle acque di scarico.

I mezzi per alimentare la cenere di soda sono col legati a una sorgente di soluzione di cenere di soda. E * inoltre incluso un reattore a .fanghiglie attive a stadio singolo per trattare le acque di scarico per ridurre il livello di composti biodegradabili nelle acque di scarico stesse. Nuovamente, le fanghiglie com prendono preferibilmente carbone attivo o attivato, che, pi? preferibilmente , ? nello stato di polvere.

L 'apparecchiatura dell ' invenzione pu? comprendere inoltre una cisterna di sedimentazione atta a ricevere le fanghiglie attivate o attive dal reattore delle fanghiglie attivate allo scopo di separare i solidi dalle fanghiglie attivate. Sono pure previsti mezzi di riciclaggio per riciclare i materiali solidi dalla cisterna di sedimentazione al reattore.

In una forma di realizzazione dell 'invenzione, l'apparecchiatura comprende inoltre mezzi di scambio ionico per depurare ulteriormente l? effluente lasciante la cisterna di sedimentazione i cui solidi sono sta ti preliminarmente separati.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Nei disegni acclusi:

la figura 1 illustra schematicamente il distillatore dell'ammoniaca e l'impianto di controllo della presente invenzione; e

la figura 2 illustra schematicamente le fasi di trattamento biologico dell'invenzione.

DESCRIZIONE DELLE FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE

Come illustrato in figura 1, l'invenzione riguarda prima di tutto un trattamento con distillatore di ammoniaca a due stadi per trattare acque di scarico da impianti di cokefazione per rimuovere ammoniaca libera e stabile e composti d'ammoniaca. Una notevole caratteri stioa dell'invenzione ? l'impiego di soluzione di cenere di soda congiuntamente ad un procedimentoadi dis tillazione con vapor d'acqua in qualit? di mezzo per decomporre sali di ammonio stabili o fissi per la rimozione di ammoniaca dalle acque di scarico. Si ? scoperto sorprendentemente che l?impiego di cenere di so?a consente al procedimento di essere completamente privo di malf unzioni, senza alcun problema di intasamento b simili, il che consente un funzionamento dell'impianto tramite dispositivi di controllo completamente automatizzati. Si ? inoltre trovato che la cenere di soda ? fortemente desiderabile in qualit? di sorgente di carbone inorganico, allo scopo di fornire sintesi delle cellule nei batteri autotropici.

Come ? mostrato in Figura 1, liquido contenente, ammoniaca grezza, come ad esempio acque di scarico 81 da un impianto di cokefazione, ? alimentato ad uno scambiatore di calare 77 dove esso viene preriscaldato mediante acqua di scarico depurata, nel passare in con trocorrente attraverso lo scambiatore di calore. La composizione delle 'acque di scarico alimentate mediante la linea 81 pu? variare, e tipicamente contiene approssimativamente 4000-5000 mg/litro di ammoniaca, di cui all'incirca 3500-4500 mg/litro sono sotto forma di ammoniaca fissa (stabile. L'ingresso all'impianto pu? essere variato e pu? contenere inoltre altri scarichi aventi concentrazioni di ammoniaca variabili, risultanti dal procedimento di produzione del coke, come pure altri effluenti come quelli risultati dall'assorbimento e dallo strippaggio (stripping) del benzolo, da refrigeratori dei gas dei forni di cokeria finali, da dispositivi di desolforazione e simili, con alimentazione attraverso la linea 83. La miscela o rapporto delle due cariche o alimentazioni viene regolata mediante un dispositivo di controllo o regolazione 79 del flusso di scarico ed un dispositivo di controllo 80 del liquido. Si deve notare che bench? il trasferimento da impianti di cokefazione sia di principale interesse', uno qualsiasi dei citati effluenti pu? essere trattato o da solo oppure in combinazione, e.dil rapporto potendo essere regolato come desiderato. Le acque di scarico riscaldate che devono essere trattate sono quindi fatte passare attraverso lo scambiatore di calore 73, alla sommit? del distillatore dell'ammoniaca a due stadi, che comprende uno stadio o ramo libero 63 in cui i composti contenenti ammoniaca "libera" sono distillati dalle acque di scarico assieme a oli, composti aromatici basso-bollenti, cianuri e ani_ dride carbonica. Il distillatore comprende inoltre un ramo o stadio fisso 49 in cui sono rimossi i composti di ammoniaca stabili. Una porzione del liquido di scarico che deve essere trattato pu? essere deviata mediante una valvola 74 collegata ad un dispositivo di controllo di temperatura 72 attraverso lo scambiatore di calore 73, dove essa viene posta a contatto indiretto in controcorrente con i vapori riscaldati lasc?anti gli stadi fisso e libero allo scopo di controllare la carica di alimentazione del distillatore ad una tempera tura preimpostata fissa di circa 212?F (100?C).

Come ? mostrato, il distillatore comprende una torre "riempita" costituita da due stadi. I vapori sono rimossi separatamente da ciascuno stadio in maniera da fornire una sorgente di ammoniaca di elevata qualit? lasciaste il secondo stadio. Le acque di scarico entranti, nel discendere entro la colonna riempita, vengono in contatto per controcorrente con vapor d'acqua a bassa pressione proveniente dalla linea 59 attraverso la valvola di controllo di pressione 61 nel^ lo stadio o ramo libero 63. Il vapor d'acqua ? un vapore a bassa pressione avente una pressione di approssimativamente 10-12 psig (0,7 - 0,84 kg/cm ) bench? _ possano ovviamente essere impiegate altre pressioni. I vapori lasciarti lo stadio fisso fuoriescono dall'impianto attraverso la linea 70 e attraverso una valvola di ritegno 69 e lo scambiatore di calore 73 prima di essere alimentati nella linea 91 del gas del forno per coke. Anidride carbonica, cianuri libe ri e composti di ammonio sono rimossi dal ramo o stadio libero attraverso questa linea. La pressione viene preferibilmente mantenuta a approssimativamente 4-7 psig (0,28-0,49 kg/cm ) entro la colonna a riempitivo mediante i dispositivi 71 di controllo o regolazione della pressione.

Dopo essere stato parzialmente purificato, il liquido , i.-:: ' "strippato" scorre dal ramo libero a quello fisso attraverso un piatto distributore di liquido e, ancora una volta, cade verso il basso e in con trocorrente rispetto al vapor d'acqua ascendente che viene alimentato dalla linea 45 attraverso la valvola di ritegno 47. E ' in questo stadio che soluzione di cenere di soda, avente preferibilmente una concen trazione di circa il 18-22%, viene aggiunta attraverso la valvola di ritegno 51 . La quantit? di cenere di soda aggiunta viene controllata mediante il quadro di controllo 39 ed ? una funzione del pH delle acque di scarico purif icate, il quale ? rilevato mediante la sonda, 87 di controllo del pH, Una porzione del liquido depurato o purificato pu? essere inviata all 'unit? di campionatura 89. Si ? trovato preferibile mantenere un pH minore di 9 ,0 nell 1 effluente. Vantaggiosamente, il pH ? da 8 ,5 a 9, 0 e, pi? preferibilmente, ? compreso tra 8 , 6 e 8 ,7. Grazie al fatto che il sistema risulta relativamente stabile, rispetto al pH, in seguito all 'aggiunta di Na^CO^, la misurazione del pH mediante la sonda 87 pu? essere impiegata con precisione per controllare l 'aggiunta di cenere di soda al sistema o impianto. Inoltre, poich? la cenere di soda aggiunta al sistema favorisce la liberazione di composti ammoniacali liberi entro la corrente di liquido in cascata, il vapor d'acqua ascendente rimuove i composti di ammonio precedentemente stabili decomposti che possono analogamente essere alimentati nella linea 91 del gas del forno da coke. La pressione entro il ramo fisso dell'impianto ? mantenuta mediante il dispositivo di controllo di pressione 43. Mediante regolazione valvolare, una porzione dei vapori lascianti il ramo fisso pu? essere deviata e impiegata in altri procedimenti correlati all'ammoniaca. Coerentemente con un funzionamento economico, ciascuno degli scambiatori di calore, come pure la colonna stessa, sono isolati per mantenere al minimo le perdite tecniche. Una caratteristica basilare di questo impianto ? la cisterna 25 di scioglimento della cenere di soda in cui l'acqua di servizio proveniente dalla linea 11 viene miscelata con cenere,di.soda proveniente dalla tramoggia di alimentazione 31 per formare una soluzione avente la concentrazione desiderata mantenuta costante prima di essere alimentata al ramo fisso dell'impianto. Cenere di soda, proveniente dalla tramoggia di alimentazione 31 viene erogata alla ci sterna 25 mediante una vite di alimentazione 29. Tale vite ? azionata mediante il motore 33. La cenere viene inviata nella sezione di miscelazione 13 della cisterna mantenuta ad un livello del liquido costante dove essa,viene miscelata con acqua e riscaldata e agitata mediante vapor d'acqua a bassa pressione alimentato at traverso la linea 15. La quantit? di vapor d'acqua impiegata viene variata mediante la valvola di regolazio ne 17 in funzione della temperatura entro la cisterna, rilevata 'mediante la sonda 19. La temperatura della so luzione di cenere di soda ? preferibilmente mantenuta ?d approssimativamente 140?F (60?C). La miscela viene agitata mediante la girante 21, bench? possano essere impiegati altri mezzi, nella sezione di miscelazione 23 della cisterna 25. Il liquido miscelato passa sopra una diga di sbarram?nto e nella sezione di alimentazione 27 della cisterna prima di essere pompato nel ramo fisso mediante la pompa 37 regolata in funzione del pH rilevato mediante il sensore 87. Il livello della soluzione entro la cisterna ? variabile ed ? controllato m? diante il dispositivo di controllo 35 il quale rileva il livello del liquido ed ? collegato al quadro 39. La concentrazione della soluzione di cenere di soda pu? essere variata regolando la quantit? di acqua aggiunta attraverso la linea 11 come pure la quantit? di ce-, nere di soda aggiunta all'impianto mediante la vite 29, La soluzione ? mantenuta ad una concentrazione di approssimativamente il 18-22% e preferibilmente ad una concentrazione approssimantesi quanto pi? possibile alla concentrazione di saturazione yalla temperatura della soluzione.

Dalla descrizione precedente si pu? notare.che l'invenzione si presta spontaneamente ad automazione completa grazie al quadro di controllo 39, ci? che non avveniva negli impianti caustici e a calcare noti. Tale automazione ? possibile grazie al preciso controllo del pH reso possibile grazie all'impiego di ceraie di soda nel ramo fisso del distillatore.

Analogamente, grazie ai problemi di intasamento minimi che ? 'si hanno quando viene impiegata cenere di soda, ? possibile usare una colonna a riempitivo invece della colonna a piatti o del tipo a coperchi a gorgogliamento convenzionale che era in precedenza necessaria quando si impiegava calcare. Tale impianto rende possibile operare con efficienze di contatto estremamente elevate e perci? da luogo a consumo di va por d'acqua minimo. Perci?, grazie al procedimento ed alla apparecchiatura impiegati, si ? trovato che il consumo di vapor d'acqua pu? essere mantenuto basso, ad un valore dell'ordine di 1,2 libbre (0,55 kg circa), per gallone (4,75 litri) di acque di scarico alimentate e anche pi? basso. Il procedimento dell'invenzione minimizza cos? in modo efficace la quantit? di energia necessaria per generare il vapor d'acqua richiesto.

Grazie all*impiego,di cenere di soda nel ramo fisso, le acque di scarico depurate sono fortemente compatibili con un trattamento batteriologico successivo, La cenere di soda si comporta come una sorgente di carbone per i batteri autotropici per la decomposizione di tiosolfati, tiocianati e ammoniaca residua.

?in una forma.di realizzazione alternativa del-1'invenzione, il distillatore pu? esser fatto funzionare senza impiegare vapor d'acqua in nessun punto. Ci? pu? essere attuato facendo funzionare il gorgogliatone sotto vuoto spinto dell'ordine di circa 2-3 psia (0,14-0,21 kg/'cm ) in modo tale per cui il liquido abbia a evaporare rapidamente in seguito ad entrata nella colonna grazie alla temperatura alla quale esso ? stato pretrattato mediante qualsiasi quantit? di calore disponibile con o senza l'impiego di vapor d'acqua. Perci?, mediante riscaldamento del liquido a all*incirca 65-70?C,.il liquido evaporer? rapidamente quando esso entra nel distillatore e generer? il vapor d'acqua necessario per "rimuovere o spazzar via" i vapori di ammoniaca. In questo sistema, lo scambiatore di calore 77 non ? necessario a causa della bassa temperatura dell'effluente del distillatore.

L'invenzione consente la rimozione di composti fenolici, ammoniaca libera e stabile o fissa, tiosol_ fati, tiocianati, cianuri, solfuri e altri composti biodegradabili da acque di scarico da impianti di cokefazione come pure da altre acque di scarico. Preferibilmente, viene impiegato un Impianto di trattamento a crescita batteriologica sospesa a stadio singolo particolarmente progettato per ottenere nitrificazione. Questo trattamento a crescita sospesa o mediante fanghiglie attivate sar? ora descritto pi? dettagliatamente.

Un aspetto molto importante e imprevisto dell'invenzione ? la capacit? dell'apparecchiatura e del procedimento dell'invenzione di fornire un consumo di fanghiglie estremamente basso, riducendo cos? sostanzialmente i costi di trattamento delle fanghiglie e gli inconvenienti relativi a tale trattamento.

Come si ? detto precedentemente, un aspetto molto importante dell'invenzione ? l?impiego di trattamento biologico congiuntamente al trattamento delle acque di sc?rico con distillatore di ammoniaca, e ci? costituisce una parte essenziale dell'invenzione stessa.

Se desiderato, la corrente entrante nel distillatore dell'ammoniaca pu? essere dapprima ulteriormente trattata mediante assorbimento chimico per ri-durre il contenuto di fenoli al livello desiderato prima della distillazione. Questa fase di rimozione comporta essenzialmente l'estrazione dei fenoli tipo solvente-solvente dall'effluente facendo passare in controcorrente l'effluente in contatto con un solvente del fenolo come ad esempio toluolo che viene quindi esso stesso privato del fenolo mediante estrazione in controcorrente con un composto caustico prima di essere riciclato. Bench? la rimozione d?i composti fenolici possa essere attuata, tale rimozione non risulta necessaria quando si opera entro il contesto dell'invenzione, ed ? opzionale. Perci?, l'invenzione fornisce il notevole vantaggio di eliminare la fase di rimozione dei composti fenolici mediante assorbimento chimico semplificando cos? ulteriormente il procedimento e riducendo i costi.

Una caratteristica significativa dell'invenzione ? l'impiego di un reattore biologico a fanghiglie attivate a stadio singolo il quale serve per rimuovere ulteriormente composti biodegradabili, compresa l'ammonia ca rimanente nelle acque di scarico precedentemente di stillate.

La carica di alimentazione al reattore biologico a stadio singolo comprende almeno una porzione dell'ef fluente dal distillatore dell'ammoniaca, se non addirittura tutto il detto effluente. La cenere di soda nell'effluente agisce come una sorgente di carbone inorganico per la sintesi delle cellule da parte dei batteri autotropici responsabili della decomposizione dell?ammoniaca, cianuri, tiocianati, tiosolfati, solfu ri e simili. Batteri autotropici come quelli appartenenti alla famiglia Actinomycetaceae, ad esempio Thiobacillus Thiocyanoxidarrs, e simili sono rappresentativi di batteri autotropici che possono essere presenti nelle fanghiglie attivate.

Come si ? detto precedentemente, una caratteristica importante dell?invenzione ? l'impiego di carbone attivo in polvere nel reattore. Il carbone attivo ha un'elevata area superficiale e consente alla popolazione microbica di crescere attorno alle particelle stesse, aumentando cos? la loro reattivit?, in aggiunta ad agire come substrato per la crescita microbica, il car bone attivo migliora pure le propriet? di sedimentazione della massa microbica autotropica, facendo cos? for temente aumentare la purezza dell?effluente finale lasciante la cisterna di sedimentazione grazie al suo con tenuto in solidi sospesi insolitamente basso. In conseguenza dell'impiego del carbone, il reattore ? fatto funzionare con tempi di ritegno dei solidi estremamente elevati, cio? da circa 100 a 1000 giorni, fornendo cos? un trattamento di elevata qualit? in un reattore a stadio singolo. Poich? l?effluente del reattore ? sostanzialmente privo di carbone attivo, il reattore mantiene la carica di carbone desiderata e la cisterna di sedimentazione continua a manifestare una elevata velocit? di sedimentazione per periodi di 3-6 mesi senza nessuna necessit? di aggiungere carbone* Perci?, l'impianto non richiede aggiunta regolare di carbone come avviene spesso negli impianti convenzionali, e minimizza fortemente la necessit? di rigenerazione del carbone, che ? costosa e spesso fastidio sa.

Il'materiale particellato ?m** dovr? preferibilmente essere tale d?a fornire velocit? di sedimentazione relativamente elevate nella cisterna o serbatoio di sedimentazione. Con un funzionamento in condizioni ottimali, l'impianto non dovr? virtualmente evidenziare presenza di solidi nell?effluente lasciante la cisterna di sedimentazione, in virt? dell'attivit? del materiale particellato. Le fanghiglie autotropiche generalmente manifestano una velocit? di sedimentazione relativamente bassa, particolarmente quando sono trattate acque di scarico da impianti di cokefazione. Perci?, un aspetto dell'invenzione consiste nel fatto che si ? sorprendentemente trovato che l'aggiunta di carbone attivo particellato fa s? che l'impianto a fanghiglie attivate abbia a evidenziare velocit? di sedimentazione normali. Comein altri impianti, la sedimentazione nella cisterna di sedimentazione si verifica mediante "sedimentazione a zone".

Bench? l'invenzione sia stata descritta con ri ferimento a carbone attivo particellato, l'invenzione stessa non ? limitata al carbone attivo e,al posto del carbone,nell'invenzione possono essere analogamente sostituiti altri solidi particellati manifestanti la velocit?'di sedimentazione desiderata, la desiderata superficie di substrato, ecc.

In tal modo materiali particellati come ad esempio argilla, cenerino e simili possono essere sostituiti in condizioni accuratamente controllate. Un car bone attivo in polvere preferito utile per i fini del^ l'invenzione ? il PREMIUM DARKO (carbone da pulitura anidro in polvere). La granulometria media di questo carbone ? tale per cui il SS% delle sue particelle passano attraverso un setaccio a 100 maglie (mesh) Tyler (0,0058 pollici) e le fanghiglie manifesteranno una velocit? di sedimentazione di circa 2-5 libbre (0,9-2,3 kg circa) per piede quadrato di cisterna di sedimentazione al giorno nella cisterna di sedimentazione.

Come si ? visto precedentemente, l'impianto pu? essere fatto funzionare con tempi di ritegno dei solidi nel reattore estremamente elevati, con un riciclaggio dei solidi pressoch? completo. Queste condizioni sviluppano una popolazione biologica estremamente stabile avente una carica di solidi stabile. Il contenuto in solidi delle fanghiglie attivate viene generalmente mantenuto ad un livello compreso tra circa 4 e 11 g/litro ed ? preferibilmente mantenuto a circa 4 g per litro bench? possano essere impiegate altre percentuali di "caricamento" dei solidi. Si ? sorprendentemente trovato che nell'operare nelle condizioni dell'invenzione, le fanghiglie attive raggiungono un punto per il quale esse manifestano una crescita complessiva nulla, dando cos? luogo ad una massa estremamente stabile richiedente piccola manutenzi?ne, e a scarti piccolissimi da rimuovere. Bench? non si possa essere vincolati a nessuna specifica teoria, ,si ritiene che questo risultato imprevisto sia dovuto alla presenza di organismi superiori, come ad esempio protozoi e simili, che sono presenti nella popolazione biologica e agiscono-in modo da controllare la popolazione microbica e mantenere un livello di solidi stabile nel reattore.

Come si ? osservato precedentemente, il pH ottimale delle acque di scarico lascianti il ramo fisso del distillatore ? compreso tra circa 8,6 e 8,7, Tuttavia, per i fini del trattamento delle fanghiglie attivate ? attive, il pH deve essere ulteriormente ridotto ad un valore preferito di 7.4.

Secondo la presente invenzione,,il contenuto di ammoniaca dell?effluente lasciante il reattore deve essere quanto pi? basso possibile. Bench? la rimozio ne dell?ammoniaca possa essere attuata sia nel distil latore che nel reattore, la.rimozione nel distillatore ? di gran lunga meno costosa. Mentre ? richiesta una aggiunta di solo 3,79 mg di cenere di soda per mg di NH^ (N) quando esso viene rimosso nel distillatore, quando-la rimozione ? attuata nel reattore ? richiesta una quantit? di cenere circa doppia (7,57 mg) per mg di NH^ (N). E' perci? abbastanza chiaro che la miglior rimozione dell'ammoniaca nel distillatore d?

luogo ad un consumo di cenere di soda ridotto, rendendo cos? .l'impianto pi? efficace dal punto di vista dei costi.

Intervalli preferiti di impurit? nell'effluente sono i seguenti:

Fenoli 0-500 ppm (parti per milione) Ammoniaca da 50 a 200 mg per litro COD 300-600 ppm Tiocianati 80-200 ppm

, Tiosolfat i 50-200 ppm

Solfuri 0-10 ppm

Bench? il livello di oss?geno disciolto nel reattore sia mantenuto maggiore di circa 4 mg/litro, grazie al la velocit? di produzione delle fanghiglie risultante estremamente bassa nel reattore come pure grazie alle basse concentrazioni di fenoli e ammoniaca che sono preferibilmente usate nella corrente entrante nel reat_ tore, l 'ossigeno necessario per la decomposizione chimica e la respirazione della massa batterica rimane re lativamente ridotto. Come nel caso del distillatore del l ' ammoniaca, l ' impianto reattore dell* invenzione si presta facilmente spontaneamente per . un controllo automatico completo con disposizioni di arresto di sicurezza. Nella eventualit? di una malfunzione in una parte qualsiasi dell ' impianto, il dispositivo di controllo fa squillare un allarme e interrompe automaticamente l 'alimentazione in modo tale per cui l 'operatore pu? correggere il problema o malfunzione prima di avviare nuovamente l ' impianto. Grazie alla automatizzazione completa dell ' impianto relativamente alla protezione dalle malfunzioni dell' impianto stesso, sono evitati i tem pi morti spesso incontrati in impianti convenzionali determinanti prolungati periodi di non-uso e avviamento.

Facendo ora nuovamente riferimento ai disegni, come ? mostrato in Figura 2 l?effluente 100 che lascia il distillatore dell'ammoniaca, viene immagazzinato nella cisterna o serbatoio 102. La temperatura del liquido nella cisterna di immagazzinamento 102 ? controllata mediante dispositivi di controllo di tem peratura 104 e 105 controllanti la temperatura degli scarichi dal distillatore facendo variare la quantit? di effluente passante attraverso lo scambiatore di ca lore 77. Questa temperatura varia con la variazione delle condizioni stagionali, per cui ? necessario controllo per mantenere l'intervallo di temperatura desiderato di 20-30?C nel reattore. La cisterna ? pure dotata di una pompa 106 di alimentazione del dispositivo di controllo di livello e di un dispositivo di controllo di flusso 108. Il dispositivo di controllo di flusso 108 ? "impostato" ad una portata desiderata la quale pu? essere variata manualmente. Il dispositivo di controllo di livello serve per mantenere il livello nella cisterna regolando l'alimentazione 83 nel distillatore dell'ammoniaca (Figura 1) ed ? fissato d? un disposi-tivo di controllo di flusso proporzionale in maniera da regolare il volume di acqua di diluizione 110 alimentata nella cisterna in proporzione alla alimentazione del distillatore dell'ammoniaca? Acqua di diluizione 110 pu? essere o acqua di "lago" oppure acqua sedimentata della torre di raffreddamento, e pu? essere misce lata con l'effluente del distillatore in un rapporto compreso tra circa 1:0 e circa 1:3. La cisterna 102 ? isolata per minimizzare le perdite di calore. La pompa 106 pompa corrente entrante 109 nel reattore 120. Il reattore 120 ? una cisterna isolata dotata di uno spruz_ zatore 121 come pure di aereatori azionati da motore. Questa combinazione migliora la distribuzione nell'aria nell'impianto, e mantiene un livello D.0. uniformemente distribuito nel reattore maggiore di circa 4 mg per litro. Il reattore ha preferibilmente una sezione trasversale rettangolare ed ? preferibilmente dotato di un divisore verticale (non mostrato) in modo da consentire all'utente di impiegare solo met? della cisterna a cariche di alimentazione ridotte, e nel contempo trarre vantaggio degli stessi dispositivi di controllo di livello e simili impiegati per un funzio-namento a pieni carichi del reattore migliorando cos? di gran lunga la flessibilit? dell'impianto. Ciascuno dei reattori ? perci? dotato di controlli o comandi comparabili e simili.

Un dispositivo di controllo 122 del pH controlla il pH entro il reattore ad un livello compreso tra circa 6,5 e 7,5? Nel funzionamento effettivo, il pH ? preferibilmente mantenuto ad un livello di circa 7,4 mediante l?aggiunta di una soluzione di cenere di soda 125 avente una concentrazione di circa 5-22% dalla cisterna 126. L*alcalinit? dell?impianto viene preferibilmente mantenuta a circa 100-150 mg/litro (espressa come carbonato di calcio) nel reattore. L'impianto di controllo o regolazione del pH ? inoltre dotato di mezzi per fornire una corrente acida 127 comprendente acido solforico o fosforico. Questa capacit? ? importante per l'eventualit? che abbia a divenire necessaria una rapida correzione di una situazione di malfunzione. Se non si verifica una situazione di questo genere, allora non deve essere aggiunta nessuna quantit? d'acido.

Nella eventualit? che il dispositivo di controllo d? pH abbia a subire malfunzione, la carica di alimentazione all'impianto viene interrotta e viene eccitato un allarme sonoro. L'impianto d'allarme interrompe inoltre l'alimentazione al distillatore dell'ammoniaca e acqua viene raccolta in una cisterna di equalizzazione (non mostrata in Figura 1) durante l'arresto. La cisterna di equalizzazione ? prevista per contene-re acqua per almeno 4 giorni. Un dispositivo di controllo di temperatura, non mostrato, ? pure disposto nella cisterna del reattore di modo che l'improvvisa diminuzione della temperatura del reattore viene regolata automaticamente mediante riscaldamento con vapore diretto.

Le fanghiglie attivate dell1invenzione sono biospecifiche e comprendono batteri che sono sostanzialmente autotropici. Le fanghiglie possono essere generate inizialmente mediante il seguente procedimento. ? Il reattore viene dapprima riempito con acqua, al momento dell'avviamento, e viene inseminato con solidi biologici raccolti da qualsiasi impianto di trattamento come ad esempio un impianto di trattamento cittadino. La concentrazione in solidi nel reattore viene mantenuta inizialmente a 1,5 g/litro. Il pH e la temperatura del reattore sono portati entro i limiti del controllo automatico, ed ? quindi avviata 1'a limentazione. Durante l'avviamento dell'impianto, la velocit? di alimentazione ? mantenuta inizialmente ad un livello estremamente basso ed ? impiegata un'elevata percentuale di acqua di diluizione. La velocit? di alimentazione e la composizione sono portate lentamente ad un livello normale entro un periodo di circa 3-6 settimane controllando nel contempo l'efficienza del trattamento biologico su una base giornaliera. Circa 500-1500 mg per litro di polvere di carbone attivo sono aggiunti all'impianto una volta a circa met? del periodo di avviamento, e quindi nuovamente in corrispondenza dell1inizio dell?avviamento a piena capaci^ t?, Il medesimo dosaggio viene ripetuto circa una vol_ ta ogni due mesi durante il completo avviamento iniziale. Una volta che 1!impianto si ? portato in un funzionamento completo e regolare, l'aggiunta di carbone viene attuata non pi? spesso di una volta ogni sei mesi, ed il livello di carbone si mantiene a circa 1000-3000 mg/litro. Bench? si sia ripetutamente fat_ to riferimento al carbone come al mezzo impiegato per far sedimentare i solidi entro l'impianto, si deve tener presente che l'impianto non ? limitato all'aggiunta di carbone, e che al suo posto possono essere impie gati altri materiali adatti. Grazie alla struttura e alle caratteristiche di funzionamento singolari dell'impianto, dopo essere stato avviato, il reattore ? in grado di funzionare con un tempo di ritegno idraulico di all'incirca 0,5-2 giorni e con un tempo di ri. tegno dei solidi di circa 100-1000 giorni. Nel funzionamento appropriato, l?effluente del reattore ha una concentrazione delle impurit? sorprendentemente bassa. L'effluente comprende circa 0-0,5 ppm di fenolo, circa 0-0,5 ppm di ammoniaca, da 200 a 500 ppm di COD, circa 1-2 ppm di tiocianati, circa 4-6 ppm di tiosolfa ti e circa 0,5-1 ppm di solfuri.

Il liquido effluente 140 lasciante il reattore viene alimentato ad una cisterna di sedimentazione 150, dove ai solidi ? consentito di sedimentare prima di essere raccolti essendo quindi pompato indietro attraverso il rotore tramite la linea 160. I solidi lascianti il serbatoio di sedimentazione attraverso la linea 169 hanno una concentrazione di circa 11-15 g/litro. Un registratore 162 registra il flusso volumetrico di solidi che sono riciclati al reattore, e che varier? tra circa 0,25 e 0,75 in base al volume di.alimentazione alla cisterna di sedimentazione. L'impianto ? progettato per adattarsi a riciclaggio completo, determinando cos? uno spreco di solidi virtualmente nullo, se ci? ? desiderato. Non di meno, l'impianto ? in grado di trattare scarichi di solidi in eccesso come quelli che si hanno durante periodi di impiego anor male e sovraccarico. Questi solidi sono rimossi attraverso la linea 171 nella quale essi possono essere trattati in qualsiasi modo convenzionale, ad esempio disidratati, ecc.

La corrente 170 rimossa dalla cisterna di sedimentazione ? fatta passare ad una cisterna 12S di immaggazzinamento dell'effluente dotata di un dispositivo di controllo di livello, dalla quale essa pu? essere pompata ad un filtro 190. il filtro pu? essere un fil

RIVENDICAZIONI '

1) Procedimento per rimuovere composti biodegradabili scelti dal gruppo comprendente; composti fend ici, composti ammoniacali liberi e stabili, tiosolfati, tiocianati, cianuri, solfuri e simili, da acque di scarico di alimentazione, comprendente le fasi consistenti nel:

a) trattare le dette acque di scarico di alimentazione o alimentate aggiungendo cenere di soda alle dette acque di scarico; e

b) trattare le dette acque d? scarico dellaf ase a) mediante un trattamento con fanghiglie attivate in un reattore a fanghiglie per ridurre il livello di composti biodegradabili nelle dette acque di scarico.

2) Procedimento secondo la rivendicazione 1, in?cui il detto trattamento d elle fanghiglie attivate consiste nel trattare le dette acque di scarico della fase a) in un reattore a fanghiglie attivate a stadio singolo.

3) Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui le dette fanghiglie attivate comprendono carbone attivo in polvere.

4) Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui le dette fanghiglie attivate comprendono circa 1000-3000 mg/litro di carbone attivato in polvere.

5) Procedimento secondo la rivendicazione 4, comprendente inoltre il far funzionare il detto reattore a fangh?glie in condizioni tali da determinare un tempo di ritegno dei solidi da circa 100 a 1000 giorni c on sostanzialmente nessuno spreco di solidi per fornire un effluente avente una concentrazi one delle impurit? di circa 0-0, 5 ppm (parti p ermilionre) di fenolo, 0-0, 5 ppm di ammoniaca, 200-250 ppm di COD, 1-2 ppm di tiocianati, 4-6 ppm di tiosolfati, e 0, 5 -1 ppm di solfuri.

6) Procedimento sec ondo la rivendicazione 5, comprendente inoltre il mantenere la concentrazione dei solidi entro il detto reattore ad un livello compreso tra circa 4 e 1 1 gm/litro.

7) Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui la detta concentrazione dei solidi ,? di circa 4 gm/litro.

8) Procedimento sec ondo la rivendicazione 6 comprendente inoltre il separare detti solidi dalle dette ac?ue di scarico trattate 'biologicamente in una cisterna d? sedimentazione .

9) Procedimento secondo la rivendicazione 8 comprendente inoltre il riciclare i detti solidi separati dalla detta cisterna di sedimentazione al detto reattore .

10) Procedimento secondo la rivendicazione 2 in cui le dette fanghiglie attivate sono formate mediante le fasi consistenti nel :

a) aggiungere le dette acque di scarico ad una massa 'biologica per formare una massa 'biologica biospecifica autotropica; e

b) stabilizzare la detta massa biologica aggiungendo particelle in maniera tale per cui le fangriglie abbiano a manifestare una velocit? di sedimentazione media di circa 2-5 libbre (0,9 -2,25 kg) per piede quadrato (0,092 m ) al giorno.

11) Procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre il pretrattare le dette acque di scarico di alimentazione mediante una distillazione con vapor d?acqua a bassa pressione in due fasi comprendente un ramo o stadio libero e un rame o stadio fisso per rimuovere composti ammoniacali liberi e stabili dalle dette acque di scarico, e in cui la detta cenere d? soda viene aggiunta alle dette acque di scarico fra i detti rami libero e fisso della detta distillazione con vapore d'acqua a bassa pressione.

12) Procedimento secondo la rivendicazione 11 in cui le dette acque di scarico di alimentazione sono pretrattate facendo passare le dette acque di scarico di alimentazione attraverso il detto ramo libero di una colonna di distillazione e ponendo nel contempo in contatto a controcorrente le dette acque di scarico oon vapor d'acqua a bassa pressione per rimuovere una porzione dei detti composti ammoniacali liberi; aggiungere la detta cenere sotto forma di una soluzione di cenere di soda al 18-22$ alle dette acque di scarico lascianti il detto ramo libero della detta colonna di distillazione per trattare le dette acque di scarico,decomponendo i detti composti ammoni ac?L i stabili; e porre in,contatto in controoorrente le dette acque di scarico trattate della fase a) nel detto ramo fisso della detta colonna di distillazione con vapor d'acqua a bassa pressione per rimuovere i detti composti ammoniacali decomposti.

13) Procedimento secondo la rivendicazione 12, comprendente inoltre il trattare detta acque di scarico di fase b) mediante scambio ionico per ridurre ulteriormente il contenuto in impurezze.

14) Procedimento secondo la rivendicazione 13? comprendente inoltre il misurare il pH delle dette acque di scarico prima di trattare le dette acque di scarico con le dette fanghiglie attivate e aggiungere cenere di soda alle dette acque di scarico in modo tale per cui il detto pH sia di circa 7,4.

15) Procedimento secondo la rivendioazione 14, in cui i detti particelle hanno dimensioni particellari medie o granulometria media tale per cui circa il 98$ delle particelle d i essi paesano attraverso un setaccio a 100 maglie (mesh) Tyler.

16) Procedimento secondo la rivendicazione 15, in cui la detta concentrazione delle dette particelle ? compresa tra circa 1000 e 3000 mg'/litro.

17) Procedimento per rimuovere composti biodegradabili scelti dal gruppo comprendente composti fenolici, composti ammoniacali liberi stabili, tiosolfati, cianuri, tiocianari, solfuri e misoele d? questi da acq.ue . di scarico di ?alimentazione, comprendente le fasi consistenti nel:

a) trattare le dette acque di scarico di alimentazione con una sorgente di carbone inorganico ; e

b) trattare le dette acqu e di scarico della fase a) mediante un trattamento con fanghiglie attivate a stadio singolo in un reattore per ridurre il livello dei detti composti biodegradabili nelle dette acque di scarico.

18) Procedimento secondo la rivendicazione 17 in cui i batteri di detta fanghiglia attivata comprendono essenzialmente batteri autogropici.

19) Procedimento secondo la rivendicazione 17 in cui dette fanghiglie attivate presentano una ve- r Xocit? di sedimentazione di circa 2-5 libare per piede quadrato al giorno.

20) Procedimento secondo la riv.endicazione 19 in cui dette particelle sono polvere di carbone attivato.

21) Procedimento secondo la rivendicazione 20 in cui detta polvere di carbone attivato ha una granulometria media tale che circa il 98$ delle particelle passi attraverso un segaccio a 100 maglie di Tyler.

22) Procedimento secondo la rivendicazione 21 comprendente inoltre il mantenere una concentrazione in solidi a 4-11 gm /litro in detto reattore.

23) Procedimento secondo la rivendicazione 26 comprendente il mantenere detta Goncentrazione in solidi a circa 4 gm/litro in detto reattore.

24) Procedimento secondo la rivendicazione 23 comprendente noitre il separare detti solidi da dette acque di scarico nel reattore in una cisterna di sedimentazione.

25) Procedimento secondo la rivendicazione 24 comprendente inoltre riciclare detti solidi separati da detta cisterna di sedimentazione a detto reattore.

26) Procedimento secondo la rivendicazione 25 in cui le dette acque di scarico di alimentazione sono acque di scarico da un impianto di cokefazione .

27) Apparecchiatura per trattare acque di scaric o c ontenehti composti biodegradabili includenti ammoniaca libera e stabile, la detta apparecchiatura comprendendo :

a) un distillatore dell' ammoniaca per rimuovere ammoniaca libera e stabile;

b) una sor ente di soluzione di oenere di s oda; c ) mezzi per alimentare la detta soluzione

di cenere di soda dalla detta sorgente di cenere di soda al detto distillatore dell' ammoniaca per decomporre la detta ammoniaca stabile nelle dette acque di s carico, 1 detti mezzi essendo collegati, alla de?ta sorgente di soluzi one di cenere di soda; e

d) un reattore di fanghiglie attivate a stadio singolo per trattare le dette acqua di scarico per Ridurre il livello di composti biodegradabili nelle dette acque di scarico.

28) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 27, in cui il detjo reattore a fanghiglie comprende fanghiglie attivate.

29) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 28 in cui le dette fanghiglie comprendono carbone attivato.

30) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 29, in cui detta c oncentrazione dei solidi nel detto reattore ? di cirea4-11 g/litro.

31 ) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 30 in cui d etta concentrazi one d ei solidi in detto rattore ? di circa 4 gm/litro.

32) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 31 , in c ui il detto reattore comprende circa 1000-3000; mg/litro del detto carbone attivato e particellato.

33) L'apparecchiatura secondo la rivendicazione 3 I comprendente inoltre una cisterna d i s edimentazione adatta a ricevere dette fanghiglie attivate da detto reattore di fanghiglie attivate e separare solidi da dette fanghiglie attivate .

34) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 33 comprendente inoltre mezzo di r iciclaggio per riciclare detti solidi t? detta cisterna di sedimentazione a detto reattore .

35) Apparecchiatura secondo la? rivendicazione 34 in cui dette fanghiglie, attivate hanno una velocit? media di sedimentazione di circa 2-5 libbre piede quadrato al giorno.

36) L ' apparecchiatura secondo la rivendicazione 35 comprendente inoltre mezzo di scambio ionico adatto a ricevere dette acque di scarico trattate da detta cisterna di sedimentazione ed adatta inoltre a purificare dette acque di scarico trattate da impurezze contenute in esse .

37) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 27 in cui detto reattore di fanghiglie attivate ? rettangolare.

38) Apparecchiatura secondo la rivendicazione 37 in cui detto reattore comprende un divisore verticale disposto per dividere detto reattore in due sezioni eguali.