IT8347563A1 - Procedimento per il recupero di sostanze nutrienti per l'agricoltura da acque di scarico contenenti ammoniaca, potassio e fosfati. - Google Patents

Description

iMG/am/476p

-Descrizione dell invenzione avente per titolo:

1

"?PROCEDIMENTO- PER- IL. RECUPERO DI SOSTANZE NUTRIENTI

,?PER L ' AGRICOLTURA -DA-ACQUE DI SCARICO CONTENENTI

'AMMONIACA, POTASSIO E FOSFATI 1

a nome dei- Signori

Lorenzo LIBERTI

Gianfranco BOARI

a Palo ( Bari )

e del Signor

Roberto PASSINO

a Roma

Inventori: Sig.g.. Lorenzo Liberti

Gianfranco Boari

Roberto Passino HINGMIn FIAMEHillGTI [ D Drno-...

?OHM 31 Ft Vi Qttneonaoar-ue

.RIASSUNTO

Procedimento,per il recupero di ammoniaca e/o potassio

e/o fosfati da acque di scarico mediante aggiunta di

un sale o miscela di sali di magnesio atti a formare

i sali.tripli insolubili di formula chimica MgNH PO

.idrato e/o MgKPO^ idrato, di elevato valore agronomi

co, previa alcalinizzazione delle acque trattate.

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un procedimento per la depurazione di acque di scarico, che contengano apprez

!

.zabili quantitativi di sostanze nutrienti, in partico

[lare ammoniaca, potassio,e fosfati, in modo da recuperare da esse,prodotti di.alto valore ai fini

fagricoli,.come mezzo fertilizzante. ,

tLa presenza di elevate concentrazioni di ammoniaca

j.e/o potassio e/o fosfati,in numerose acque di scarico, soprattutto di origine industriale (scarichi di (allevamenti di bestiame, di mattatoio, di cockeria,

+di produzione di olio di oliva, di distilleria, della industria. di fertilizzanti, ecc.), sia brute, che

jdopo preliminari trattamenti,di depurazione biologii

^ca, rende problematico lo smaltimento o la riutiliz-? O ai zazione di dette acque reflue.

u La presenza di ammoniaca e fosfati, infatti, in con ? rnn Vioeaa . centrazione superiore a determinati limiti (sono z cr, ?, stati fissati in Italia dalla Legge No. 319 del

10.5.1976 in 32 mg NH^/l o 10 mg N tot/l, e 10 o 0.5

'mg P/l per _lo scarico a mare o in laghi rispettivamente), provoca fenomeni di eutrofizzazione nei corpi

idrici ricettori di detti scarichi. Ancora, l'elevata presenza di ammoniaca interferisce con l'operazio

ne di sterilizzazione per clorazione (necessaria, in particolare, in caso di riciclo a fini irrigui delle

acque reflue), formando derivati cloroaminici, parti colarmente tossici.

I

Eccessive concentrazioni di potassio, infine, imped?,-5

iscono il riutilizzo a fini mangimistici dei sottopro;-,dotti derivati da dette acque di scarico.

:D'altra parte, sali tripli del tipo MgNH PO idrato

j 4 4 '

.ed MgKPO^ idrato, prodotti nella normale pratica . industriale a partire dai reattivi puri, costitui-I

'scono fertilizzanti di particolare pregio, non solo

?per l'intrinseco valore agronomico delle specie

I

elementari N/P/K ed Mg presenti, ma anche per la

!

loro bassa solubilit? (sono infatti definiti "slow

iI 1 release, premium quality fertilizers" nella lettera-^

tura agronomica). ]

La qual cosa da una parte consente sensibili economie (rispetto al consueto impiego di fertilizzanti sstT 2Z*-*-?OT^?VIUns?* solubili corrispondenti, sali doppi fosfati mono-bi- ?-?pfS i -sS^ " tri ammonici e/o potassici) nel numero e nei dosag- j

I

gi della loro applicazione alle coltivazioni, dalla

jrs altra, riducendo enormemente l'infiltrazione di questi sali nelle acque di falda per le pratiche agro- |1 nomiche, previene l'insorgere di fenomeni di eutro- j fizzazione per via indiretta, nonch? il preoccupante aumento dei pericolosi nitrati nelle acque di

falde. ,

i

E gi? noto, ed oggetto di domanda di brevetto deposi-:ato in Italia il 28.2.1981 con il N.47912-A/81 daglji

stessi depositanti un procedimento-per la depurazione di acque-di scarico, ad esempio, di origine civile ,--ibasato su-u-n trattamento-preliminare -di dette acque .

i

di scarico su -opportune resine .scambiatrici di ioni, i

lin grado di rimuovere dette specie -ammonio.e fosfato

fino a livelli ..compatibili con i limiti di legge.. Del io . procedimento, prevede . inoltre__uno s pe c i al_e_ __t ratta-. menlo delle soluzioni.. concentrate , _che._ contengono. __ specie. nutrienti, .e che sono .ottenute nella .rigenera

1I -+zione.di dette.,resine a scambio..Ionico,.trattamento |

.^che consentala precipitazione del sale triplo,inso-j ilubile _MgNH .10 idrato...Si ottiene con ci? il dupli-, 4 4

jce.beneficio .di depurare da dette specie nutrienti

f?

le.acque di scarico, che ne contengono quantit? eccessive, e di produrre__un_sottoprodotto della depu- IUJI ?riIO .razione di particolare valore agronomico.

?Lu 2 .Secondo_.la domanda di brevetto citata,__dilt_o_pr_oce- j -,s s 1 I

,dimento si realizza in due stadi; rispettivamente la ? JS5*co percolazione dei reflui in oggetto su opportune resi r _ ?c . > ^.ne .scambiatrici cationiche_e/o anionichej_ ed una sucjeejssiya precipitazione del_citato sale triplo

MgNH PO _idrato mediante aggiunta di un sale, o misce

"4 '4- - . - ' . [ la di sali di magnesio alle (alla!salamoie concentra

j.te.., ottenu "te.dalla rigener.azio.ne^dolla o'.delle re- rj

I I

ism e.

In tale,procedimento a_due_stadi,,il primo stadio f

i

^'o pretrattamento, che prevede la percolazione su res

_|ne a scambio__ion.ico,ha la.funzione.di arricchire__1a,, concentrazione delle__sp_e.c.ie_nutrienti,.prima di procedere al trattamento di precip.itaz_i.one delle stesse, jsignificativamente,_detto .procedimento a due stadi

^?.stato indicato,.come particolarmente.adatto.,per_.il trattamento di.reflui_civili,.contenenti circa

1

30-70 ma/l .di..NH e 10-20 ma/? ..di.P. 11^detto tratta

mento preliminare su opportune resine a scambio xni-I .

co cationica ed anionica di detti reflui civili por-1- - - - - - -i

|ta rispettivamente a 300-500 mg NH^/1 e 200-300

mgP/1 la concentrazione delle specie_nutrienti nelle

i % jsalamoie, provenienti dalla rigenerazione delle resi 5 oc ne, e che vengono poi sottoposte^ al trattamento di_ itteeinioroaia . precipitazione del sale triplo MgNH^PO^ idrato, con

z n < ? conseguente^.riduzione di circa_l_0 volte nei volumi os 'in gioco in quest'ultima operazione, e con compren ^ e > sibili vantaggi sul piano operativo. _

J

E' del tutto evidente che, in relazione alla eventua

|le pi? elevata concentrazione di una o tutte le spe-^

jcie nutrienti^nel refluo in questione, lo stadio di preconcentrazione di ammonio e potassio si/opportune

'resine scambiatrici cationiche, e/o di fosfato su

?opportune resine scambiatrici anioniche , o su entram

.be le resine scambiatrici cationiche ed anioniche,

(pu? divenire superfluo, per cui si pu? procedere direttamente al trattamento di precipitazione delle

citate specie nutrienti dalle acque reflue conside-I

rate mediante aggiunta del, o dei sali di magnesio.

A titolo indicativo, si pu? precisare che la proceidura di precipitazione diretta ? applicabile a partire da concentrazioni >. 15 mmol/1 di specie ammonio^,

,e/o potassio e/o fosfato nel refluo da trattare. E' opportuno invece procedere alla preliminare concentra

zione di una o tutte le specie nutrienti, mediante

tl'impiego della o delle corrispondenti opportune re-I

,sine a scambio ionico, in presenza di concentrazioni

I

t ? 5 mmol/1 delle citate specie ammonio e/o potassio

i?lo |e/o fosfato. Per concentrazioni intermedie ai valori

. n*-*-ico jsopra indicati, occorrer? valutare caso per caso la ( ac IT-3? ^procedura pi? conveniente da adottarsi. j

jDetto procedimento viene attuato come segue: 0 I

Dapprima si provvede ad alcalinizzare le acque di

scarico mediante Na CO , NaOH, Ca(OH ) od altre basi1

i 2 3 2 j ^consimili, fino ad ottenere un pH compreso tra 8,5

je 9,5. Al refluo cos? alcalinizzato, previa filtrajzione dei solidi eventualmente depositata, si effet-tua jun'aggiunta di almeno un sale di magnesio, del tipo ! [MgHPO^, MgCl^, Mg(0H>2 o simili, onde ottenere J

jun sale triplo, avente la formula chimica MgllH^PO^ i idrato, insolubile, separato per filtrazione dal.li-t

quido surnatante o con altro trattamento consimile, j

: Si provvede poi ad una ulteriore alcalinizzazione, r

come sopra descritto, in modo da ottenere un pH com-^

; i

preso tra 9,5 e 10,5; dopodici? si attua un'aggiunta,

del sale MgHPO^ o di altre miscele di sali di.Mg e ?

i?04?, cos? da ottenere un sale triplo della formula t chimica MgKPO , idrato, insolubile. j

^ I

Nel caso per? che nel refluo in trattamento venga , riscontrata una assenza di apprezzabili concentrazio^

' I

ni della specie potassio, il procedimento viene arre^-1 I

i

stato dopo aver ottenuto il solo sale triplo MgNH POL,

j * 7r idrato, insolubile. Oppure in tale caso si pu? ovvia?-1

I '

re alla carenza mediante un'aggiunta di un prodotto j i sli sP? -di potassio, quale KOH, KC1 o simili, fino ad otte- ( ci g " c o i ? n o nere un rapporto 1:1 tra K e P. - j

;In carenza di un sufficiente quantitativo di P nellej 0

I

> ;acque di partenza, viene effettuata un'aggiunta di j

,un composto di fosforo quale acido fosforico, fosfato sodico, fosfato magnesiaco o simili. 1

j [ [Inoltre quando nelle acque reflue da trattare si 1 riscontra invece una carenza di un sufficiente quan-^ ?titativo di N. si pu? effettuare un ' aggiunta di un 1

1 Iprodotto ammoniacale, quale NH , NH OH, NH CI o simi jj-' J 4 i . ? t

i li. In al-ternatlva.a.tale.aggiunta si pu? fare-con-j-. fluire nel refluo da trattare,-un'altra acqua reflua.

lod un eluato proveniente dalla rigenerazione di resi

-ine .a scambio ionico, utilizzate per depurare le acque

eflue, in cui il contenuto in NH od altro prodotto^

3

ammoniaca1e _s.ia..pr.esente._in_.un_su?ficiente quantita-!

tivo._

A titolo .esemplificativo,si descrivono i risultati

ottenuti nel trattamento di un effluente da un alledi maiali, previamente sottoposto a tratta-1mento di_depurazione..biologica anaerobica per la rir: duzione del carico organico. Nella Tabella I ? ripai-j

jtata un'analisi tipica di detto effluente dal dige- 1

store-sedimentatore anaerobico.

Tabella I_ _ ]

I

Composizione tipica dell'effluente dal trattamento ;

?5 biologico anaerobico di uno scarico di poirilaia 7?*?1? oeit ?=-TT ) Specie_ Concentrazione T zCr.*z9 n-; O pH 7.?5 circa ?* -3^ COD 400 ppm ? ire > <

|TOD 300 ppm

H 570 ppm

|ca 200 ppm

I

K 390 ppm

alcalinit? M 4000 ppm

-.

01 235 ppm

??4 ' 106 ppm

.P tot 18 ppm

Appare evidente che un tale refluo ?.del tutto inac-1

cettabile allo scarico a causa della elevata concen-I

trazione di ammoniaca presente, oltre che per la presenza di fosfati anch'essi fuori norma di legge.

!

Detta_ elevata concentrazione di ammoniaca__rende altre

s? superfluo il trattamento di preconcentrazione

ulteriore mediante resine a scambio ionico, sicch?

1 '.

si ? proceduto a trattare direttamente tale refluo

secondo la procedura seguente.

I in presenza di circa 40 mmol/1 di NH^+ e di circa

ti 13 mmol/1 di K+, 1 litro di detto refluo ? stato dap-?

Q V?(nG oriAUEIInJ. prima alcalinizzato con Na2C0^2M, con formazione di un ~ i? I s. s primo precipitato (circa 2g), che all'analisi ? risul-?3 tato constare essenzialmente di carbonato di calcio

!

di derivati metallici insolubili.

Dopo aver raggiunto un pH compreso tra 8.5 e 9.5,

sono stati aggiunti circa 40 mmol/1 di Na HPO e

r - -2 - 4

di ..MgCl^, con formazione di un secondo precipitato

r(circa 10g), risultato corrispondere all'analisi alla

*

formula chimica MgNH^PO^ ? 61^0. Da ultimo attuando un'ulteriore alcalinizzazione, si ottiene un pH corripreso tra 9-5 e 10.5, dopo di che per aggiunta di

.ulteriori 13 mmol/1 dei sali sopra citati, si ? ottenuto un terzo precipitato (circa 2g), risultato t .corrispondere all'analisi alla formula chimica j

. ! ?MgKPC>4 idrato . Dopo filtrazione , il liquido filtratoj

! . | Spresentava una concentrazione residua di circa 9 mg

! , , !

jNH /I (percentuale di rimozione superiore al 98%), j

, I

con pochi altri mg/1 di potassio e fosfato, risultando quindi accettabile allo scarico senza bisogno di j iulteriori trattamenti, per quanto riguarda la presenjsza di queste specie nutrienti inorganiche.

.RIVENDICAZIONI

i

<1. Procedimento per il recupero di sali tripli fosfa1

j ito-magnesiaci di ammonio e/o potassio ottenuto utili_ ?z ,zando acque di scarico industriali o provenienti da j IHING C?'? DI D Dli f-o u -?,....

! OAMR 31 Ft Vi Qdean -onrouaa .stazioni di depurazione di effluenti civili, o misti-, (Contenenti concentrazioni eccedenti i limiti di leg-j

;ge di una o pi? o tutte le specie nutrienti inorganiche ammonio, potassio e fosfato; detto procedimento

I

essendo caratterizzato da:

1

I

Ja) una alcalinizzazione, mediante aggiunta di Na2c?3* ?NaOH, Ca(0H)2,MgC03> o simili basi,fino ad ottenere

un pH compreso tra 8.5 e 9.5; l'aggiunta al refluo cosi

I

{alcalinizzato, previa eventuale filtrazione dei so-I

! .. .

{lidi eventualmente precipitati, di almeno un sale di jmagnesio, del tipo MgHPO^, MgCl2, Mg(OH)2, ecc.,

I

per 11ottenimento-di -un-?sale triplo avente formula

I

chimica -MgNH-PO^ idrato, insolubile-,-separato per

r

filtrazione o -simile procedura dal liquido surnatant?;

- Ib) un'ulteriore alcalinizzazione, come sopra descrit?|

to, fino ad un pH compreso tra 9.5-e 10.5? ed una .. aggiunta del -sale MgHPO^, o di.opportune miscele di

--sali di Mg-e-di PO^, per 1'.ottenimento .di.un secondo

I

sale triplo avente formula chimica MgKPO --idrato, in-!

-so-l-ubile_ _ _ ? _ _ _ _

_ 2--Procedimento come a rivendicazione.1_,__in.cui, in

i

.assenza,di appre.zzabili.concentrazioni di_specie.

-potassio_nel.._r_efluo di esame, il procedimento di alcalinizzazione-precipi.tazione viene arrestato al _

,passo.a). -. . . .

__?3_. Procedimento_c_ome-a_.riyendi_cazione.1 in cpi viene

a ? Q -^effettuata un1aggiunta di un prodotto -potassico, quale_

I -_ ae> KOH, KC1 o simili, per avere un rapporto 1:1 tra K _e . rZ ?

- ^?;u-f 7

O

in.carenza di un sufficiente quantitativo di_K

3 o nelle acque reflue da trattare._ g?S1po-3? Procedimento come a rivendicazione 1, in__c_ui viene

?" ? " . effettuata un1aggiunta di un composto di fosforo, qura?-le acido fosforico, fosfato sodi_co? fosfato magnesia'

_ jc_o__q_simili? al..refluo in esame prima dell'aggiunta _|del_s_ale magnesiaco fino ad avere un rapporto 1:1

|tra_N e P e tra K e P, quando vi ? carenza di un

Claims (1)

1. ^ufficiente quantitativo di P nelle acque trattate

   in partenza. - - --- . ? .

   t5 . Procedimento -come- a rivendicazione 1 -, in -cui- viene ieffettiefca un'aggiunta di un prodotto ammoniacale,

   aguale NH^, NH4?H> NH^Cl o simili, p.er avere un rapporto 1 : 1 -tra N e- P, in carenza di un sufficiente qugn

   i

   Ititativo di-N nelle .acque reflue da trattare.

   j6 _ Procedimento come a .rivendicazione. .1.,_.in._cui in.

   -carenza di__ N-viene. addizionata.aLl.' acqua ..reflua .di partenza una {altra acqua .ref lua contenente NH^.od altro prodotto [ammoniacale od un. eluato di rigenerazione di resine

   a scambio ionico utilizz.at_e_per_depura_re acque .

   reflue .

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   Via Quattro Fontanej^l - ROMA

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