Vengono di seguito descritte tutte le fasi fondamentali realizzate dal processo N-Free

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1 Premessa Il processo sopra menzionato, consente di trattare i reflui zootecnici sia provenienti direttamente dagli allevamenti, cioè senza che essi abbiano subito nessun trattamento biologico, oppure quelli in uscita dai digestori anaerobici (denominati digestati) ed avendo perciò subito un processo di mineralizzazione della componente organica. Quindi indipendentemente dalla provenienza, il refluo subisce una serie di trattamenti (di seguito descritti nel dettaglio) atti ad ottenere gli obiettivi fondamentali, per i quali l impianto è stato progettato: Riduzione del contenuto di azoto ammoniacale, rispetto al valore iniziale in entrata all impianto contenuto nella *frazione liquida, variabile da un minimo del 70% fino ad un massimo del 90% Operare una riduzione dei volumi da dover poi spandere sui terreni, rispetto al valore iniziale della *frazione liquida, variabile da un minimo del 55% fino ad un massimo del 70% Consentire lo scarico della restante frazione liquida, su corpo idrico superficiale nel rispetto delle normative vigenti 1

2 *frazione liquida = volume di refluo misurato in uscita dal separatore centrifugo ad asse orizzontale (decanter) Vengono di seguito descritte tutte le fasi fondamentali realizzate dal processo N-Free Prima separazione: passaggio nel separatore elicoidale Tale separazione, è di fatto indispensabile qualora il refluo abbia un contenuto in sostanza secca (SS) oltre il 4-5%; questo al fine di migliorare l efficienza in termini di una maggiore riduzione della SS dopo il successivo passaggio nel separatore centrifugo ad asse orizzontale (Decanter) 2

3 Seconda separazione: passaggio nel separatore centrifugo ad asse orizzontale Tale separazione (abbinata ad un opportuna flocculazione correlata con eventuale separatore verticale a lamelle), consente di ottenere una riduzione della SS nella frazione liquida in uscita dal decanter, indicativamente nell intorno del 1-1,2%, mentre il fango (come indicato nella foto) raggiunge un contenuto in SS variabile tra un 15-20% ; tale valore può variare anche oltre il range appena descritto, in funzione delle caratteristiche del refluo in ingresso, ma soprattutto a seconda di come viene impostato il separatore, in modo da ottenere un fango con un contenuto in solidi più o meno elevato. A questo punto il refluo, è di fatto ottimizzato per i successivi passaggi nei sistemi di separazione a membrane (nello specifico il primo, è l ultrafiltrazione), dando inizio alla riduzione dei volumi finali di spandimento 3

4 Separazione mediante Ultrafiltrazione Retentato (allo spandimento) Permeato (al primo passaggio in O.I.) Modulo di Ultrafiltrazione Membrana UF Il modulo di Ultrafiltrazione (UF) nella foto sopra riportata, è del tipo cosiddetto a membrane piane e a filtrazione tangenziale; nello specifico si tratta di membrane organiche ad elevata capacità di permeazione (anche fino a litri/mq di superficie). Le membrane filtranti sono montate su delle strutture portanti in materiale plastico, tali da presentarsi come le piastre dei normali scambiatori di calore; anche in questo caso abbiamo i due liquidi che scorrono sui due lati ; da un lato il liquido filtrato, completamente limpido detto permeato, e dall altro il liquido che man mano si concentra, detto retentato ed infatti come le piastre degli scambiatori, possono essere aperte sia per ispezionare lo stato di usura o per la sostituzione in caso di rottura accidentale. Il lavaggio viene invece eseguito in modo completamente automatico e con idoneo prodotto, formulato direttamente dalla N-Free Service srl. 4

5 La riduzione dei volumi in questa fase, è di circa 5 volte rispetto al valore proveniente dal decanter. Altre peculiarità del sistema sopra descritto, sono : Possibilità di isolare le membrane in caso di rottura, garantendo così la qualità del permeato a scapito di una momentanea perdita della portata; inoltre i tubi di collegamento essendo trasparenti consentono l immediata individuazione della membrana, sia per poterla subito isolare che successivamente, poterla sostituire Basso consumo energetico, dovuto al funzionamento del modulo a pressioni comprese tra 3,5-4,5 bar, possibilità di operare con moduli in parallelo e con collegamento ad anello aperto Estrema gamma di selettività filtrante da 300Kd fino a 5Kd, tali da consentire la messa a punto del miglior processo di separazione delle diverse caratteristiche del refluo, adattandosi in questo modo alle più svariate composizioni della matrice da trattare (soprattutto per i reflui da digestione anaerobica) Separazione mediante Osmosi inversa Veduta del 1 passaggio in Osmosi inversa Permeato 1a O.I. (al 2 passaggio in O.I.) Retentato 1a O.I. (allo strippaggio) 5

6 Il primo passaggio in osmosi inversa, consente di ridurre (e quindi di concentrare ) il volume del permeato in arrivo dall ultrafiltrazione di almeno 5 volte; in questa modo si ottengo le due fasi (permeato e retentato illustrate in figura) l una contenente tutti i composti che per loro dimensione non riescono a passare dalla membrana osmotica, alcuni con una reiezione prossima al 100%; fa eccezione fra questi lo ione ammonio (NH4 + ) il quale essendo di dimensioni estremamente ridotte e ad una concentrazione finale nel liquido concentrato dell ordine dei g/l (valore che dipende essenzialmente dal contenuto iniziale del refluo), riesce a passare seppur in concentrazioni ridotte tanto da avere nel liquido finale, un valore di circa mg/l. Tale valore non consente di fatto lo scarico in corpo idrico superficiale, (il cui limite è di 15mg/l) necessitando per questo, un secondo passaggio in osmosi inversa. Veduta del 2 passaggio in Osmosi inversa Permeato 2a O.I. (allo stoccaggio nel serbatoio di scarico finale) Analisi della conformità dei parametri analitici Retentato 2a O.I. (al serbatoio di stoccaggio del permeato dell U.F.) 6

7 Come dette in precedenza, il 2 passaggio in osmosi inversa ha il solo compito di ridurre ulteriormente il contenuto di azoto ammoniacale al di sotto dei limiti stabiliti per lo scarico in corpo idrico superficiale; si è di fatti verificato che una volta che tale valore rientra nei limiti prescritti, tutti gli altri parametri individuati dalla normativa (COD, BOD, cloruri, solfati, ecc..) sono abbondantemente al di sotto (non oltre la metà) del valore massimo previsto. Scarico in corpo idrico superficiale Assorbitore a zeolite Serbatoio di scarico finale in C.I.S. ; veduta della valvola di apertura dello scarico Il liquido (permeato in uscita dalla 2a osmosi inversa, prima di essere stoccato nel serbatoio per lo scarico finale (che avviene a batch e non in continuo) viene fatto passare in un assorbitore a zeolite specifico per assorbire lo ione ammonio; in questo modo si ha la totale garanzia che il valore finale è sempre abbondantemente al di sotto del valore limite (mediamente 7-9 mg/l). 7

8 Ad ulteriore garanzia, il sistema prima di consentire lo scarico (che avviene per mezzo dell apertura di una valvola pneumatica comandata dal PLC) verifica i parametri, (che vengono sempre e costantemente registrati in file giornalieri) e solo allora, da il consenso allo scarico. Sezione di riduzione del contenuto di azoto ammoniacale Serbatoio di basificazione del concentrato (retentato), in uscita dalla prima osmosi inversa Silos di stoccaggio della calce viva, utilizzata per innalzare il ph del retentato nel serbatoio di basificazione In questa fasi, il retentato della 1a osmosi inversa, ricco di azoto ammoniacale viene dapprima addizionato di calce viva, in ragione di circa Kg/mc, in modo da consentire l innalzamento del ph a valori di circa 12-12,5 tali da trasformare lo ione ammonio presente, in ammoniaca gassosa disciolta; solo a questo punto è possibile, come vedremo nelle fasi successive, spostare l ammoniaca nella corrente d aria gassosa per poi trasformarla in un sale di ammonio, in soluzione e opportunamente concentrato. 8

9 Fase di strippaggio e abbattimento per salificazione dell ammoniaca Solfato ammonico >30% Veduta del modulo di estrazione dell ammoniaca in corrente d aria;in evidenza le 2 rampe di ugelli e il ventilatore Veduta della torre di abbattimento a doppio stadio (a dx); alla base della stessa, viene raccolta la soluzione di solfato ammonico che si forma a (per aggiunta di acido solforico) concentrazione via,via crescente fino al valore di almeno il 30%, dopodichè viene scaricata (circa 1mc) La fase dello strippaggio dell ammonica realizzata nel sistema sopra illustrato, rappresenta una delle componenti maggiormente innovative del processo N-Free. Questo perché l operare a circuito completamente chiuso, per questo tipo di applicazione, è di per se un metodo operativo mai utilizzato. Tale tecnologia, offre una serie di vantaggi sia di natura ambientale (garanzia di nessuna emissione di ammonica in ambiente esterno), sia in termini di prestazioni (elevata velocità di estrazione, pur lavorando a temperatura ambiente) Il dimensionamento e bilanciamento di tutte le componenti, offre alla fine un sistema molto efficiente (la velocità iniziale di estrazione può raggiungere anche i 14 Kg/h di ammoniaca), ma soprattutto a basso consumo (un modulo in grado di trattare il 9

10 concentrato proveniente da 100mc/die di refluo, non supera i 20 Kw di potenza assorbita per un tempo di 7-8 ore). Alla fine del ciclo il liquido impoverito della componente ammoniacale, (si parte da un valore che può anche raggiungere i 15 g/l, fino ad un residuo finale di 0,2-0,3 g/l) viene inviato alle vasche di spandimento. Ulteriori caratteristiche del processo N-Free Tutto il processo è sottoposto a telecontrollo in remoto, in modo da garantire sempre il corretto funzionamento, con interventi periodici di manutenzione sul posto, per taratura delle sonde di analisi e controllo, sostituzione dei liquidi di lavaggio, ecc.. Questo naturalmente avviene, solo se sia ha sottoscritto l apposito contratto con la N-Free Service srl; in caso contrario verrà effettuato apposito corso di formazione presso il cliente dopo installazione e collaudo dell impianto. Il sistema N-Free viene premontato dal costruttore (la Fiolini srl) in apposite strutture (container) che vengono poi posizionate sul posto e assemblate. Le rimanenti parti accessorie (serbatoi, tubazioni di collegamento varie) vengono realizzate direttamente sul posto. Il sistema viene realizzato in due moduli aventi capacità giornaliera pari a 50 e 100 mc/die di refluo trattato; eventuali richieste di potenzialità superiori, comporteranno al fornitura di più moduli fino al raggiungimento della capacità desiderata. Tutta la tele gestione sopra descritta, viene realizzata grazie ad un sofisticato programma sviluppato in proprio, in grado di monitorare qualsiasi parametro dell impianto e grazie anche all ausilio di telecamere e microfoni, rendere l operatore durante la gestione in remoto, in grado di intervenire come se fosse fisicamente presente sull impianto stesso. Veduta di una videata del monitor del tipo touch screen 10

11 L impianto N-Free ha una potenzialità inferiore alle 150t/die di materiale in ingresso e risulta inferiore ai A.E. (L.R All.B.1.g), sia in termini di carico idraulico (200 litri /die allo scarico per A.E. ), sia in termini di carico organico Riepilogo conclusivo delle caratteristiche fondamentali del Processo N-Free Tra i vantaggi principali della tecnologia N-Free, va ricordato: Non viene effettuata nessuna alterazione chimico-fisica del liquame, se non la sola riduzione del contenuto di azoto ammoniacale Il processo a freddo limita il consumo energetico L intero ciclo avviene in modo completamente automatico, con registrazione dei parametri analitici tra ingresso e uscita, scarico del refluo su corpo idrico superficiale e lo scarico non è di tipo continuo, ma a batch Tutta la fase di estrazione e abbattimento dell ammonica, avviene a circuito chiuso, senza nessuna emissione in atmosfera Alla fine del processo, si ottiene del solfato ammonico titolato (30-35%), tale da poter essere valorizzato economicamente La riduzione dei volumi di spandimento, produce un notevole risparmio economico, e semplifica enormemente la gestione dei reflui (vasche di stoccaggio ridotte, minor movimentazione, ecc. 11