Strippaggio a caldo di effluenti e digestato

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1 Tavolo tecnico biogas: trattamenti digestato Sala Auditorium del Comune di Medicina (BO) 10 giugno 2010 Strippaggio a caldo di effluenti e digestato Claudio Fabbri, Giuseppe Moscatelli

2 Lo strippaggio: principi di base Negli effluenti l'azoto è presente in due forme: azoto organico e azoto ammoniacale; Le percentuali di queste due forme azotate dipendono da molteplici fattori (tipo di effluente, età di stoccaggio, trattamenti, ph, temperatura...) L'azoto ammoniacale a sua volta può essere presente come ione ammoniacale (N-NH 4+ ) o come ammoniaca gassosa libera (NH 3 ); Solo l'ammoniaca gassosa libera (NH 3 ) è volatile Lo strippaggio è una tecnica fisico-chimica di volatilizzazione dell'ammoniaca libera gassosa LIFE06 ENV/IT/000266

3 L'equilibrio chimico dell'azoto ammoniacale [ ] NH 3 = [ ] + + NH [ ] H K NH + a 4 = [ ] + + NH pk NH a 4 ph [NH 3 ] concentrazione di ammoniaca libera; [NH 3 + NH 4 +] concentrazione totale di azoto ammoniacale e gassoso [H+] concentrazione di ione idrogeno K a costante di dissociazione dell'ammoniaca pk a costante dipendente dalla temperatura La formazione di azoto ammoniacale gassoso dipende essenzialmente dalla temperatura e dal ph LIFE06 ENV/IT/000266

4 Schema di applicazione dello strippaggio su liquami addensati Liquame Flottatore Chiarificato Uso agronomico Flottato Digestione anaerobica Energia termica Digestato chiarificato Strippaggio Chiarificato deammonificato Soluzione Sali d ammonio Uso agronomico Ind. fertilizzanti LIFE06 ENV/IT/000266

5 Schema di applicazione dello strippaggio da co-digestione Liquame e biomassa Digestione anaerobica Energia termica Digestato Strippaggio Chiarificato deammonificato Separazione S/L Soluzione Sali d ammonio Uso agronomico Uso agronomico Solido separato Compostaggio (opzionale) Ind. Fertilizzanti LIFE06 ENV/IT/000266

6 Prototipo usato per le prove CRPA In collaborazione con la ditta Rota Guido LIFE06 ENV/IT/000266

7 Prototipo usato per le prove CRPA Sistema antischiuma Distributori aria Serpentina riscaldamento LIFE06 ENV/IT/ In collaborazione con la ditta Rota Guido

8 Attività sperimentali condotte Frazione chiarificata di liquame suinicolo con 3 diversi livelli di temperatura (50 C, 60 C e 70 C) Frazione chiarificata di liquame bovino prima e dopo digestione anaerobica Frazione chiarificata di digestato bovino con tre diversi rapporti di insufflazione LIFE06 ENV/IT/000266

9 LIFE06 ENV/IT/ Attività sperimentali: chiarificato suino

10 LIFE06 ENV/IT/ Attività sperimentali: effetto della temperatura

11 LIFE06 ENV/IT/ Attività sperimentali: chiarificato bovino digestato e no

12 LIFE06 ENV/IT/ Attività sperimentali: effetto dell'insufflazione

13 LIFE06 ENV/IT/ Attività sperimentali: effetto dell'insufflazione

14 Principali problematiche Formazione schiume (ben controllate con dispositivo installato) soprattutto nei liquami non digeriti; Condensazioni di vapori acidi nello scrubber: problemi di usura delle attrezzature e delle pompe; Diluizione della soluzione di sale d ammonio LIFE06 ENV/IT/000266

15 Sostenibilità energetica 100% Digestato prodotto trattabile con strippa 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Sostanza secca liquam e tal quale (%) Correlazione fra concentrazione in sostanza secca al carico del digestore anaerobico e percentuale di digestato riscaldabile a 70 C LIFE06 ENV/IT/000266

16 Strippaggio di digestato di addensato suino 200 Potenza termica [kw] Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Potenza disponibile Potenza necessaria per lo strippaggio del 100% del digestato Liquame Liquame flottato (8% di ST) Potenza elettrica 130 t/gg ( suini grassi) 40 t/gg 100 kw Flottato digestato trattabile a 70 C 94% Strippaggio a caldo dell azoto da effluenti zootecnici

17 Strippaggio di digestato di addensato suino Liquame 152 t N-tot di cui 106 t N-NH4 Flottatore Chiarificato 106,4 t N-tot di cui 87,8 t N-NH4 Uso agronomico Flottato 45,6 t N-tot /m 3 di cui 18,2 t N-NH4 /m 3 Digestione anaerobica Chiarificato Deammonificato 35,3 t N-tot di cui 7,9 t N-NH4 Digestato Strippaggio ε strippaggio = 60% % trattabile = 94% Soluzione Sali d ammonio 10,3 t N-NH4 6,7% Digestione Anaerobica - Strippaggio a caldo dell azoto da effluenti

18 Strippaggio di digestato di liquame e colture dedicate 1000 Impianto a biomasse e liquame suinicolo Potenza termica [kw] Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Potenza disponibile Potenza necessaria per lo strippaggio del 100% del digestato Liquame Insilati Potenza elettrica 130 t/gg ( suini grassi) 50 t/gg 1000 kw Digestato trattabile a 70 C 100%

19 Strippaggio di digestato di liquame e colture dedicate Liquame 152 t N-tot di cui 106 t N-NH4 Biomasse 77 t N-tot di cui 0 t N-NH4 Chiarificato Deammonificato 102 t N-tot di cui 38,8 t N-NH4 Digestione anaerobica Strippaggio Digestato 229 t N-tot di cui 121,1 t N-NH4 Chiarificato ε strippaggio = 60% Soluzione Sali d ammonio 58,3 t N-NH4 25,4% % trattabile = 100% Separazione S/L Solido separato 68,5 t N-tot di cui 24 t N-NH4 Digestione Anaerobica - Strippaggio a caldo dell azoto da effluenti zootecnici

20 Conclusioni tecniche Solo la quota ammoniacale può volatilizzare; Più aumenta la concentrazione di azoto ammoniacale più aumenta l'efficienza di strippaggio Più è basso il contenuto di sostanza secca dell'effluente maggiore è la portata d'aria insufflabile e l'efficienza di strippaggio Più elevato è il ph iniziale maggiore è l'efficienza di strippaggio; L'aggiunta di agenti alcalinizzanti può migliorare l'efficienza (prove in corso...)

21 Conclusioni operative E necessario abbinare la tecnica alla digestione anaerobica per avere energia termica gratuita; La sola digestione di effluenti zootecnici non dispone di sufficiente energia termica per raggiungere efficienze di strippaggio significative; L utilizzo di colture dedicate aumenta la disponibilità termica ma anche le quantità di azoto da gestire in azienda; Occorre individuare un destino per il prodotto ottenuto (fertilizzante? co-compostaggio?.)

22 Tavolo tecnico biogas Trattamenti digestato Sala Auditorium del Comune di Medicina (BO) 10 giugno 2010 Grazie per l'attenzione Strippaggio a caldo di effluenti e digestato