Strippaggio

Al fine di rendere significativo l’esperimento portato a termine è stato avviato al test di strippaggio anche il liquame bovino tal quale proveniente dalle stalle. I risultati ottenuti sono riportati nelle seguenti tabelle:

Figura: punto di campionamento del liquame

I principali parametri monitorati durante ogni test sono stati i seguenti:

1) caratteristiche chimiche del liquame (pH e azoto ammoniacale): all’inizio del test e ad ogni ora di funzionamento
2) caratteristiche chimiche del liquame (pH, solidi totali, azoto totale e azoto ammoniacale): all’inizio del test ed alla fine della prova;
3) temperatura dell’aria in diversi punti dell’impianto: a monte e a valle del reattore, all’interno della massa di liquame presente nel reattore, a monte e a valle dello scrubber e nel circuito ad acqua calda per il riscaldamento del reattore;
4) pressione a valle ed a monte del reattore di strippaggio;
5) concentrazione di azoto ammoniacale nel flusso d’aria utilizzato per lo strippaggio a monte e a valle dello strippatore e a monte e valle dello scrubber;
6) concentrazione di azoto e volume della soluzione di solfato di ammonio presente nel serbatoio dello scrubber;
7) consumi elettrici: è stato installato un analizzatore di rete e un conta ore per ognuno dei diversi componenti del prototipo;
8) consumi termici: il riscaldamento della massa di liquame all’inizio del test e i consumi di mantenimento durante l’insufflazione sono stati monitorati pesando ad ogni ora la bombola di gas GPL utilizzata per l’alimentazione della caldaia.

Realizzazioni del dispositivo di strippaggio azoto

Layout del prototipo del reattore di strippaggio con torre di lavaggio (scrubber) e strumentazione per il monitoraggio sperimentale.

“Sistema innovativo di trattamento dei liquami zootecnici per il risparmio energetico, la riduzione dell’impatto ambientale, il risparmio idrico e l’ottenimento di prodotti ad elevato valore agronomico”. Nell’ambito del progetto la società ROTA GUIDO in partnership con il CRPA ha portato a termine la teoria di verifica sperimentale dell’efficienza di rimozione dell’azoto dei liquami bovini, sottoposti o meno a trattamento di digestione anaerobica, per mezzo di un impianto di strippaggio a caldo semplificato, utilizzando l’energia termica ed elettrica proveniente dalla utilizzazione energetica del biogas prodotto con la digestione anerobica. Questo progetto è contestualizzato nella misura 3.1 A – PRRITT dell’Emilia Romagna (Bando febbraio 2004). La riduzione del tenore di azoto dell’affluente zootecnico mediante la tecnica dello strippaggio per insufflazione d’aria, prevede il passaggio dell’ammoniaca, presente nel liquame, in soluzione acida in modo da produrre un sale di ammonio stabile. Per migliorare la gestione della soluzione di sale d’ammonio, il trattamento può essere stinto fino alla produzione di sale cristallizzato.  La quantità di azoto ammoniacale che può essere strippato dal liquame o assorbito da una soluzione acida, dipende da due equilibri tecnici:
 1) Equilibrio dello ione ammoniacale in aria e acqua
 2) Equilibrio di dissociazione dell’ammonio in soluzione
In ogni caso, più alti sono il pH e la temperatura, maggiore è la frazione di ammoniaca libera. Le attività previste hanno avuto la finalità di sperimentare, in primo luogo, il processo e la relativa efficienza di strippaggio ed, in seguito, analizzare il problema della gestione delle soluzioni acquose di sali di ammonio ottenute allo scrubber e derivante dal lavaggio acido dell’area di strippaggio. L’attività sperimentale di strippaggio è stata condotta presso l’Azienda Agricola Boldini sita in Basilicanova – Montechiarugolo (PR). L’attività principale dell’azienda consiste nell’allevamento di bovini da latte. I capi presenti in azienda sono circa 300. I liquami prodotti sono trasferiti ad una stazione di strippaggio/separazione. La parte solida viene utilizzata come ammendante sui terreni, mentre la parte liquida alimenta il digestore di tipo plug-flow. Il digestato in uscita dall’impianto di biogas è stato avviato poi all’impianto sperimentale installato presso l’azienda.

Schema blocchi semplificato per rimozione dell’Azoto

Strippaggio

Le attuali tecniche utilizzate per ridurre il tenore di azoto nei liquami zootecnici si basano essenzialmente su due tipologie di interventi: la prima sulla riduzione dell’azoto proteico nella dieta; la seconda sulla diminuzione del contenuto di azoto nel liquame con il ricorso a tecnologie impiantistiche di trattamento dell’effluente zootecnico prima del suo impiego agronomico.
I trattamenti, sia fisico-meccanici, quali la separazione solido – liquido, sia biologici, siano essi processi di aerazione o processi basati sulla nitri – dentitrificazione (a fanghi attivi in reattori tradizionali o nello stesso reattore con tecnologia Sbr, Sequencial batch reactor), consentono una riduzione più o meno spinta dell’azoto del liquame, ma presentano la contropartita di determinare una perdita di parte dell’elemento in atmosfera come ammoniaca.


Descrizione del processo

La frazione liquida del refluo digestato proveniente dalla separazione, dopo chiarificazione, viene preriscaldata e rilanciata in continuo in una vasca per la correzione del pH prima di essere alimentata alla sezione di trattamento dell’ammoniaca. È importante rilevare come le fasi di strippaggio ed assorbimento operano in ciclo chiuso per il flusso gassoso evitando pertanto tutti i problemi inerenti alle emissioni gassose in atmosfera. L’ammoniaca, rimossa dalla fase liquida e trasferita alla fase gassosa nello strippaggio, viene successivamente assorbita (in soluzione acida) prima del successivo riutilizzo nella torre di strippaggio. Il contatto bifasico tra la fase liquida contenente ammoniaca e l’aria di strippaggio è realizzato in una colonna a corpi di riempimento con temperature di esercizio relativamente elevate: la colonna pertanto deve operare in condizioni isoterme di circa 55 °C. Le specifiche caratteristiche costruttive garantiscono la costanza della temperatura e dei flussi di liquido e di gas in ogni sezione della torre. Per ridurre al minimo i consumi di energia termica il digestato chiarificato viene preriscaldato in uno scambiatore di calore in controcorrente con il refluo uscente dal fondo stripper. Un secondo riscaldatore derivato dal gruppo di cogenerazione, porta la temperatura del refluo in ingresso alla colonna di strippaggio al suo valore ottimale mentre l’isotermicità della colonna viene garantita da apposite predisposizioni impiantistiche brevettate.Gli scambiatori sono dotati di sistema di pulizia in automatico gestito da PLC. Alle condizioni di esercizio il refluo, scendendo lungo la colonna di strippaggio, trasferisce al flusso gassoso, in controcorrente, l’ammoniaca. L’aria ammoniacale in uscita dalla tesa dello stripper viene aspirata da un apposito ventilatore ed inviata alla base della colonna di assorbimento. Nella colonna, dotata di anelli di riempimento, l’aria ammoniacale viene levata da un flusso di acido solforico alimentato in testa alla stessa per mezzo di una pompa di rilancio. L’acido solforico reagisce con l’ammoniaca contenuta nell’aria salificandola a solfato ammonico, sino ad un valore di pH prefissato. Al raggiungimento di tale valore di pH, il solfato ammonico raggiunge il valore prefissato di pH, questo viene automaticamente estratto, e l’assorbitore viene ricaricato di acido solforico fresco. L’aria privata dell’ammoniaca, viene riciclata alla base dello strippaggio ottenendo in tal modo in circuito chiuso, evitando così emissione in atmosfera. L’effluente uscente dal fondo della colonna di strippaggio, raffreddato in uno scambiatore di recupero in controcorrente per preriscaldare il refluo in ingresso da trattare, viene inviato ai bacini di stoccaggio in attesa della relativa utilizzazione agronomica.

Il solfato ammonico recuperato in appositi serbatoi, puo’ essere liberamente commercializzato a titolo minimo del 6% di azoto. (ai sensi del d.lgs. 217 del 29/aprile/2006).

Caratteristiche chimico-fisiche del liquame pre-digestione anaerobica e del digestato prima e sss sii trattamento di strippaggio

Variazione dei parametri chimico-fisici del liquame trattato e riduzione del contenuto di azoto ammoniacale nelle due tesi.

Caratteristiche chimico-fisiche del liquame prima e dopo il trattamento di strippaggio al variare della quantità di liquame caricato nello strippatore.

Variazione dei parametri chimico-fisici del liquame e riduzione del contenuto di azoto ammoniacale al variare del liquame caricato nello strippatore.


I dati che si possono desumere dalle tabelle indicano notevoli percentuali di abbattimento dell’azoto.
Il consumo energetico sopra riportato si riferisce alla prova effettuata con reattore pilota, dove lo strippaggio per motivi sperimentali non è avvenuto in continuo e dove l’efficienza energetica può essere notevolmente migliorata passando su dispositivi a scale industriale e non più piccoli reattori pilota.
Ovviamente và ricordato che il prodotto dello strippaggio, cioè il solfato ammonico, può trovare interamente impiego sulla fertilizzazione minerale in agricoltura.

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