ES2197101T3 - Sistema para el tratamiento de residuos. - Google Patents

Sistema para el tratamiento de residuos.

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ES2197101T3
ES2197101T3 ES00944203T ES00944203T ES2197101T3 ES 2197101 T3 ES2197101 T3 ES 2197101T3 ES 00944203 T ES00944203 T ES 00944203T ES 00944203 T ES00944203 T ES 00944203T ES 2197101 T3 ES2197101 T3 ES 2197101T3
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Amir Asa
Israel Feig
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Arrow Ecology and Engineering Overseas (1999) Ltd
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Abstract

Sistema (100) para el tratamiento de residuos recogidos sin clasificar, que comprende un pozo de recepción de los residuos (102), por lo menos un primer separador (104) para la separación de los primeros materiales residuales de entre los residuos recibidos (176) que tengan una densidad igual o menor que la densidad del agua y unos segundos materiales residuales (138) que tengan una densidad superior a la densidad del agua y la eliminación de los materiales residuales; por lo menos un triturador (106) para recibir dichos primeros materiales residuales (176) triturando sustancialmente una parte de los mismos a un tamaño de partículas hasta unas partículas menores para obtener unos materiales residuales tratados y producir un producto líquido que incluya agua que lleve los materiales residuales tratados; por lo menos un fermentador acetogénico (326) para recibir dichos productos líquidos y para la fermentación anaeróbica de los mismos para producir un primer efluente fermentado; por lo menos un fermentador metanogénico (328) para recibir dicho primer efluente fermentado y para la fermentación anaeróbica metanogénica del mismo para producir un segundo efluente fermentado.

Description

Sistema para el tratamiento de residuos.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema para el tratamiento de residuos sin clasificar. Además, la presente invención se refiere a los aparatos que pueden ser utilizados en dicho sistema.
Los residuos sin clasificar de que trata la presente invención incluyen residuos sólidos o semi-sólidos, generados principalmente en domicilios particulares, oficinas, etc. En la mayor parte de casos dichos residuos están compuestos por residuos sólidos como resultado del consumo humano. De esta forma incluyen, por ejemplo, restos de comida, residuos de almacenes, materiales orgánicos y otros materiales de una gran diversidad de características físicas tales como materiales fibrosos, por ejemplo papel, trapos o cartón, materiales plásticos, cristal, alambres, recipientes metálicos de chapa delgada, pero relativamente pesados, materiales tales como tuberías de metales pesados y piezas de fundición de hierro. En adelante nos referiremos a estos residuos como ``residuos sólidos urbanos'' (RSU).
Antecedentes de la invención
El tratamiento y/o la eliminación de los RSU constituye un reto importante en la planificación urbana. En los últimos años se han convertido en un problema particularmente importante como consecuencia de la mayor población y del incremento del consumo per cápita. Su tratamiento y/o su eliminación plantea unos retos continuamente crecientes para las autoridades urbanas.
Tradicionalmente, los RSU han sido eliminados utilizando medios tales como la incineración, terraplenado de terrenos o reciclado. El reciclado precisa una cierta disciplina por parte de los ciudadanos para la selección inicial de los RSU en sus componentes principales, es decir, metales, cristal, residuos orgánicos, etc. y la colocación de cada tipo de residuos en un recipiente distinto.
El enterrar los RSU o su eliminación mediante el terraplenado de terrenos concentra los RSU en un único lugar. Este procedimiento de tratamiento de residuos presenta diversos efectos indeseables en el medio ambiente que incluyen, entre otros, el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas, los malos olores y la atracción de diversas clases de insectos que se desarrollan en los residuos.
La incineración presenta un importante problema de contaminación atmosférica. Además, presenta el problema de la eliminación de las cenizas producidas, especialmente porque pueden contener unos porcentajes relativamente elevados de sustancias tóxicas no combustibles, tales como metales tóxicos. La energía requerida para la combustión se utiliza en primer lugar para la eliminación inicial de los líquidos de los residuos y algún tipo de separación de los residuos en sus componentes.
El reciclado de determinados materiales residuales es asimismo problemático mediante los métodos corrientes, ya que requiere una separación de los materiales en sus componentes, lo cual como se ha señalado anteriormente, necesita una cierta disciplina por parte de los ciudadanos para separar los materiales residuales en sus componentes. La experiencia demuestra que esto nunca es plenamente satisfactorio.
La patente U.S. nº 1.298.577 da a conocer un sistema para la separación del oro de la arena utilizando un dispositivo que permite que el oro que es más pesado se sedimente, separándose de una corriente de agua en movimiento en la cual la arena permanece suspendida. La patente U.S. nº 5.548.971 da a conocer la separación de piedras de las virutas de madera utilizando un aparato que somete la mezcla de virutas de madera y de partículas extrañas, tales como piedras y clavos, a una corriente ascendente de agua. La utilización de las técnicas de flotación en el agua para la separación de los componentes de los RSU incluyen la patente U.S. nº 3.568.839, la patente U.S. nº 3.597.308, la patente U.S. nº 3.897.215, la patente U.S. nº 4.250.023, la patente U.S. nº 5.387.267 y la patente DE 195 07 703. Estas patentes tienen como objetivo conseguir una separación completa de los materiales orgánicos, incluyendo papel, tejidos, madera, plásticos y residuos de alimentos de los materiales inorgánicos tales como metales, cristal, arena y polvo con el fin de conseguir un combustible con un bajo contenido en cenizas o un material compuesto. También se describen sistemas para el tratamiento de los residuos recogidos. Por ejemplo, el documento DE 19 749 530 describe un proceso por lotes para el tratamiento de residuos que incluyen arena, piedras, metales, cristal así como residuos orgánicos.
También se describen sistemas para el tratamiento biológico de los materiales orgánicos. Por ejemplo, el documento U.S. 4.722.741 describe un proceso de digestión anaeróbica que produce gas metano.
No obstante, ninguna de las patentes anteriormente mencionadas proporciona la separación de residuos recogidos sin clasificar y el reciclado de los componentes de los residuos después de haber sido separados.
Descripción general de la invención
La presente invención proporciona, mediante su primer aspecto, un sistema para el tratamiento de residuos recogidos sin clasificar, que comprende un pozo de recepción de los residuos; por lo menos, un primer separador para la separación entre los primeros materiales residuales que tengan una densidad igual o menor que la del agua y unos segundos materiales residuales que tengan una densidad superior a la del agua; por lo menos un triturador para recibir dichos primeros materiales residuales, sustancialmente triturando por lo menos una parte de los mismos en forma de partículas hasta conseguir unas partículas menores para obtener unos materiales residuales tratados y producir un producto líquido que contenga agua que lleve los materiales residuales tratados; por lo menos un fermentador acetogénico para recibir dicho producto líquido y para la fermentación anaeróbica acetogénica del mismo para producir un primer efluente fermentado; por lo menos un fermentador metanogénico para recibir dicho primer efluente fermentado y para la fermentación anaeróbica metanogénica del mismo para producir un segundo efluente fermentado; por lo menos un conducto de alimentación del líquido para abastecer por lo menos con uno de dichos primer o segundo efluentes uno o varios de los dispositivos del sistema para los subsistemas.
La presente invención proporciona además, mediante otro de sus aspectos, un aparato para la separación de residuos recogidos sin clasificar, y un aparato para tratar un líquido que lleva partículas de los residuos. Estos dos aparatos pueden ser utilizados en el sistema anterior, de acuerdo con algunas formas de realización preferidas del mismo.
De esta manera la invención proporciona, según un segundo aspecto de la misma, un aparato para la separación de residuos recogidos sin clasificar, que comprende un receptáculo para contener líquido con una abertura superior para acoger los desperdicios y un extremo inferior conformado con una parte sumergida para acoger unos primeros materiales residuales que tengan una densidad mayor que la del agua; un primer transportador con su extremo inferior en el interior de dicha parte sumergida y con su extremo superior prolongándose fuera del receptáculo para conducir los primeros materiales residuales desde dicha parte sumergida hasta un primer dispositivo de recogida situado fuera de dicho receptáculo, y un segundo transportador con su extremo inferior en otra parte del receptáculo a un nivel más elevado que el de dicha parte sumergida para conducir unos segundos materiales residuales que tengan una densidad menor que la del agua a un segundo dispositivo de recogida; un elemento que delimita una barrera dispuesto por encima de dicho primer transportador a una distancia tal que permita el suministro de dichos primeros materiales residuales por parte de dicho primer transportador y que delimite una barrera para los artículos introducidos en el receptáculo que impida que entren en contacto directo con dicho primer transportador excepto en dicha parte sumergida; boquillas para la inyección de líquido dispuestas en el interior de dicho receptáculo para la inyección de chorros de líquido en el interior del líquido del receptáculo para impartir un movimiento lateral a los artículos del interior de dicho líquido.
Según una forma de realización preferida de dicho segundo aspecto, el aparato comprende un dispositivo desmenuzador para desmenuzar las materias sólidas dispersas en el interior de dicho líquido. El dispositivo de desmenuzado puede presentar en su conjunto la forma de un cilindro giratorio con cuchillas curvadas para cortar o desmenuzar las materias sólidas como resultado de su rotación. Esta disposición es particularmente importante para triturar materiales plásticos tales como bolsas de plástico y pañales de un solo uso, que son uno de los productos característicos y que presentan importantes problemas en la eliminación de los residuos domésticos. Asimismo, el dispositivo de desmenuzado puede facilitar la rotura de bolsas de plástico cerradas.
De esta forma, la presente invención proporciona, de acuerdo con un tercer aspecto de la misma, un aparato para el tratamiento de un líquido que lleva materiales residuales y que comprende un cuerpo tubular que delimita el recorrido del flujo entre la entrada del líquido y la salida del líquido, teniendo el cuerpo tubular una pluralidad de secciones rectas que se componen, cada dos secciones contiguas, de una sección próxima, siendo la sección más próxima la que está a la entrada del recorrido del flujo, y una sección distante, estando conectadas entre sí por los extremos de las mismas para conformar unas esquinas con ángulos en el punto de contacto y con boquillas de líquido a alta presión dispuestas en el interior del cuerpo tubular en dichas esquinas y dispuestas de tal forma que inyecten un chorro axial de líquido a presión sobre la sección distante.
En la exposición actual, tanto antes como en adelante, las expresiones ``residuos recogidos'', ``RSU'', ``residuos domésticos derivados'', ``Residuos urbanos sólidos sin clasificar'' y otras expresiones similares o derivadas de los mismos, pueden ser utilizadas de forma intercambiable. La presente invención es útil para el tratamiento de residuos de una diversidad de diferentes orígenes. Debe tenerse en cuenta que la composición exacta de los RSU puede cambiar de una localidad a otra, dependiendo de si se originan en una zona residencial, en una zona de oficinas, etc. estacionalmente independientemente del clima, etc. Es una característica de la configuración de la invención que no se precisa la separación inicial de los residuos en sus componentes. Además, según la invención los diversos componentes quedan recogidos por separado y por consiguiente pueden ser reciclados.
El sistema, según una forma de realización del mismo, comprende un subsistema de clasificación para acoger dichos segundos materiales residuales y para clasificarlos de acuerdo con unas características predefinidas. Este subsistema de clasificación puede utilizar aparatos clasificadores de un tipo generalmente conocido de por sí . Según una forma de realización preferida, el subsistema de clasificación está conectado por lo menos a un conducto de alimentación de líquido para lavar los materiales residuales clasificados y en consecuencia obtener un material separado y lavado dispuesto para su reciclado. Tales materiales pueden comprender cristal y metales tanto férricos como no férricos. Los metales férricos y no férricos pueden ser separados unos de otros según las propiedades magnéticas de los metales férricos.
Según una de las formas de realización preferida del sistema, el primer separador es un aparato de acuerdo con el segundo aspecto de la invención.
El elemento que delimita la barrera en el separador según el segundo aspecto de la invención es preferentemente una superficie plana y está situado prácticamente paralelo a dicho transportador. Según una forma de realización, las boquillas pueden estar dispuestas o conformadas en la pared superior de dicho elemento que delimita la barrera. El elemento que delimita la barrera normalmente se extiende entre las paredes laterales del receptáculo dispuesto opuesto a uno o a ambos lados del primer transportador.
Generalmente, dichos segundos materiales residuales son conducidos en primer lugar a uno o más dispositivos que someten los residuos a un tratamiento inicial de triturado, de desmenuzado o a ambos, y solamente es después cuando estos residuos tratados son conducidos al triturador.
Según otra forma de realización preferida, el sistema comprende un subsistema de filtrado/separación para acoger los materiales residuales líquidos y separar las partículas de material de los mismos, con un tamaño de partícula superior a una dimensión predeterminada. Además, de acuerdo con esta forma de realización preferida, el sistema generalmente comprende un conducto de alimentación para conducir de nuevo al triturador los materiales en partículas separadas, mediante otro conducto de alimentación para conducir el líquido separado, generalmente recogido en un recipiente de líquido filtrado, al fermentador acetogénico.
Según una forma de realización preferida, de acuerdo con el tercer aspecto de la invención, el triturador del sistema es un aparato hidro-triturador. Las boquillas de este hidro-triturador están conectadas generalmente a una bomba de alta presión y reciben el líquido a alta presión bombeado desde el recipiente de líquido filtrado que contiene un líquido separado por el subsistema de filtrado y separación.
El subsistema de filtrado y separación, según esta forma de realización preferida de la invención, comprende tres dispositivos: un primer dispositivo de filtrado y separación, para acoger el producto líquido que contiene los residuos líquidos, filtrando del mismo los materiales en partículas de un tamaño superior a una dimensión predeterminada y separando una fracción que contiene sedimentos del líquido filtrado, para obtener un primer líquido filtrado; un segundo dispositivo de separación para acoger dicha fracción que contiene sedimentos, separando el sedimento del líquido, para obtener un segundo líquido filtrado; y un tercer dispositivo de filtrado para acoger dichos primer y segundo líquidos filtrados, filtrando el material en partículas de un tamaño mayor que una dimensión predeterminada, para constituir un recipiente de líquido filtrado y una fracción que contiene el material en partículas. Según esta forma de realización, el sistema preferiblemente comprende también un conducto para la alimentación de la fracción de dicho material en partículas que vuelve a dicho triturador.
El cuerpo tubular del aparato según el tercer aspecto, normalmente forma una espiral de forma prismática. La espiral presenta preferiblemente ángulos rectos. El aparato según este aspecto está generalmente asociado a un primer dispositivo de tratamiento para un pretratamiento del líquido con el fin de triturar o desmenuzar en su interior el material en partículas; y a veces también a un segundo dispositivo de tratamiento que está conectado a la salida de dicho cuerpo tubular para eliminar los artículos de determinadas características del líquido que sale por dicha salida; por ejemplo, el subsistema antes definido de filtrado y separación. El segundo dispositivo, tal como queda claramente explicado mediante la anterior descripción del sistema, está normalmente conectado a la entrada del aparato para transferir al mismo por lo menos una parte de los artículos separados para el retratamiento.
Otras formas de realización preferidas del sistema quedarán explicadas con la siguiente descripción detallada de la invención.
Además, la invención será ilustrada con la siguiente descripción de formas de realización específicas y no limitativas.
Breve descripción de los dibujos
Con el fin de comprender la invención y constatar cómo puede ser llevada a la práctica, se describirá a continuación una forma de realización preferida, únicamente a título de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1 presenta una vista esquemática global de un sistema según el primer aspecto de la invención.
La Figura 2 presenta un diagrama de bloques del sistema que ilustra la dirección de transferencia del material en el sistema, así como el conducto de alimentación del líquido reciclado de lavado.
La Figura 3 ilustra un aparato según el segundo aspecto de la invención, con las paredes laterales eliminadas con el objeto de una mejor comprensión.
La Figura 4 presenta una sección longitudinal del aparato ilustrado en la Figura 3.
La Figura 5 presenta una forma de realización de una parte del subsistema de selección del sistema presentado en la Figura 1.
La Figura 6 presenta una ampliación de una parte del sistema presentado en la Figura 1, ilustrando el triturador y el subsistema de filtrado y separación.
La Figura 7 presenta una vista isométrica parcial del tubo en espiral del hidro- triturador el cual es conforme al tercer aspecto de la invención.
La Figura 8A presenta una sección ampliada de una esquina del triturador mostrando un tubo y una boquilla de rociado.
La Figura 8B presenta una sección horizontal a lo largo de una vuelta de la espiral del cuerpo tubular del hidro-triturador.
La Figura 9A es una sección longitudinal del primer dispositivo de filtrado y separación del subsistema de filtrado y separación de la Figura 6.
La Figura 9B es una sección longitudinal a lo largo de la línea B-B de la Figura 9A.
La Figura 10A es una sección longitudinal a lo largo del segundo dispositivo de separación del subsistema ilustrado en la Figura 6.
La Figura 10B es una vista superior del segundo dispositivo de separación del subsistema ilustrado en la Figura 6.
La Figura 11 es una sección longitudinal a lo largo del tercer dispositivo de filtrado del subsistema ilustrado en la Figura 6.
Descripción detallada de una forma de realización preferida
Se hará referencia en primer lugar, a las Figuras 1 y 2 que ilustran un sistema globalmente designado por (100) según el primer aspecto de la invención. El sistema (100) comprende un pozo (102) de recepción de los residuos, un separador (104), un triturador (106), un subsistema de filtrado y separación (108) y un subsistema de fermentación del líquido (110), que comprende uno o más fermentadores acetogénicos (326), fermentadores metanogénicos (328) y fermentadores aeróbicos (334).
El primer subsistema de separación (104) comprende un aparato de separación (120) que aparece con más detalle en las Figuras 3 y 4, y un subsistema de selección (122). El aparato (120), que puede verse mejor en las Figuras 3 y 4, tiene un receptáculo (130) para contener agua, que contiene un líquido (132) que tiene generalmente una forma para-metálica invertida con una parte sumergida (134). Dispuestos en el interior del receptáculo (130) hay dos transportadores que se componen de un primer transportador (136) que tiene su extremo inferior en el interior de la parte sumergida (134) y su extremo superior que sobresale por uno de los extremos del receptáculo 130). El transportador (136) transporta artículos (138) (los primeros materiales residuales) que están sumergidos en la parte sumergida (134) hasta salir del receptáculo y cuando alcanzan el extremo superior de dicho primer transportador tales artículos caen sobre la cinta transportadora (140) que lleva los artículos al subsistema de selección (122).
El receptáculo (130) contiene un segundo transportador (144), el extremo inferior del cual está a un nivel más elevado que el de dicha parte sumergida (134).
El aparato (120) comprende además un elemento (150) que delimita una barrera, la cual en esta forma de realización específica es esencialmente un elemento plano (chapa) situado paralelamente al transportador (136) y que delimita una distancia (152) suficiente para permitir el transporte de los artículos (138) por el transportador ( 136). La chapa 150) normalmente se extiende entre las paredes laterales del receptáculo (130 ) y está soportada por las mismas.
Incorporadas en el elemento (150) hay una pluralidad de boquillas de inyección de líquido (154) que, de forma continua o intermitente, impulsan chorros de líquido a presión (156) en el líquido del interior del receptáculo. La incorporación de las boquillas en el elemento que delimita la barrera (150) es sólo un ejemplo, y tal como se explicará más adelante, también puede conseguirse un efecto similar disponiendo dichas boquillas de inyección en otras partes del aparato, por ejemplo en las paredes laterales del aparato (120).
Como puede apreciarse en las Figuras 3 y 4, el aparato separador 120) comprende también un dispositivo opcional desmenuzador (155) que presenta en su conjunto una forma cilíndrica y que puede girar alrededor del eje (155A) en el sentido indicado por la flecha (155B). El dispositivo (155) comprende varias cuchillas curvadas (158), (tres, en esta forma de realización específica) Cuando las cuchillas chocan contra las materias sólidas en el interior del líquido (132), tales materias sólidas, por ejemplo bolsas de plástico, pañales, materiales orgánicos en partículas, etc. son cortadas y reducidas a tamaños pequeños.
Los RSU llevados por un camión (160) son vaciados en un pozo de recepción (102) y a continuación son transportados desde allí mediante el transportador (162) al receptáculo (130). El líquido acumulado en el fondo del pozo de recepción (102) es bombeado mediante una bomba (no mostrada) a través de un conducto (103) hasta el receptáculo (130). Preferiblemente, antes de entrar en el receptáculo (130) del aparato (120), los residuos son sometidos a un tratamiento preliminar mediante el aparato rompedor (163), el cual rompe las bolsas de plástico, incluidas en los RSU. Como se comprenderá, puede haber una gran diversidad de otros medios rompedores para romper y abrir las bolsas, tales como el dispositivo opcional de desmenuzado (155) que aparece en las Figuras 3 y 4. Sin embargo, debe destacarse que de acuerdo con algunas formas de realización de la invención es posible también diseñar el sistema de forma tal que los RSU suministrados por el camión (160) sean vaciados directamente en el receptáculo (130), el cual en este caso sirve también como pozo de recepción.
Cuando los RSU (generalmente después de haber sido rotas las bolsas) entran en el receptáculo (130), se mezclan con líquido, por ejemplo agua reciclada, mientras que los artículos residuales que tienen una densidad mayor que el agua (los primeros materiales residuales) se sumergen en el fondo y se acumulan en la parte sumergida (134) mientras que los artículos que tienen una gravedad menor que la del agua permanecen en los niveles superiores del líquido (132). El líquido rociado por las boquillas de inyección (154), que como se explicará más adelante es agua reciclada extraída de los residuos y que es uno de los productos del sistema, suministra de forma continua líquido (132) y crea además turbulencias en el interior del líquido (132) para llevar los artículos más ligeros hacia el transportador (144). Así, de esta forma, los artículos más pesados (concretamente los que tienen una densidad mayor que la del agua) se hunden en la parte sumergida (134) y a continuación son transportados por el transportador (136) para caer finalmente sobre la cinta transportadora (140), y los artículos residuales más ligeros son llevados hacia arriba por el transportador (144) y a continuación son tratados como se explicará más adelante.
Los materiales residuales más pesados depositados sobre la cinta (140) son transportados desde la misma hasta el clasificador (122), el cual comprende una cinta transportadora (170) que transporta los materiales residuales a través de una pluralidad de estaciones separadoras, tres en este ejemplo concreto, (122A), (122B) y (122C). Al pasar por estas estaciones, los artículos residuales específicos son eliminados en las diversas estaciones en base a sus distintas características. Por ejemplo, los sólidos que están compuestos por materiales férricos magnéticos pueden ser eliminados mediante una cinta magnética que extrae los materiales residuales de la cinta (170). La selección de los residuos en sus diferentes componentes es generalmente conocida de por sí , (ver por ejemplo las patentes U.S. nº 5.387.267 y 5.341.935). Además, según una forma de realización preferida de la invención, en cada una de estas estaciones, los materiales residuales separados son lavados con agua reciclada suministrada por la tubería de alimentación de líquido (172) que está conectada a la tubería principal de líquido de lavado (174). Los materiales residuales separados pueden ser recogidos entonces en receptáculos distintos (no mostrados en la Figura 1). Los materiales residuales restantes sin clasificar que quedan sobre la cinta (170) llegarán al extremo (170A) de la cinta y caerán en un receptáculo adicional situado allí (no mostrado).
En la Figura 5 puede verse una forma de realización específica del sistema (122) de separación de residuos (visto desde un ángulo prácticamente opuesto al del punto de vista de la Figura 1).
La cinta transportadora (140) suministra los residuos sólidos inicialmente sin clasificar a un dispositivo de tolva (141) que alimenta de residuos sin clasificar la cinta (170). La estación (122A) se compone de una cinta (123), situada por encima de la cinta (170) y que según una forma de realización puede estar fabricada en un material magnético, extrayendo de esta forma los materiales magnéticos de los residuos sin clasificar transportados por la cinta (170). La cinta (123) gira en la dirección de la flecha (123A) y atrae los residuos magnéticos adheridos a la parte inferior de la cinta (123) y los separa al final (123B )de la cinta (123) mediante la acción de rascado de la barrera (123C) (soportada por una estructura independiente de apoyo no mostrada). Estos residuos caen a continuación en el receptáculo de residuos (123D).
Los residuos sin clasificar que llegan al final (170A) de la cinta transportadora (170), son conducidos a un dispositivo de canalización (171) que tiene una abertura superior (171A) junto al extremo (170A) de la cinta (170), y que tiene dos aberturas (171B) y (171C). En condiciones normales de funcionamiento, la salida (171C) estará cerrada, saliendo todo los materiales por la salida (171B) hacia la cinta transportadora (173 )que transporta los materiales residuales sin clasificar de nuevo hacia el transportador (144). La abertura (171B) está situada próxima al extremo (173A) de la cinta (173) y en consecuencia el líquido que salga por la abertura (171B) así como las pequeñas partículas de materiales caen en la abertura en forma de tolva (175A )de la tubería (175) que conduce estos materiales directamente al receptáculo (184).
En ocasiones, la abertura (171B) puede estar cerrada y la abertura (171C) abierta, con lo que los materiales residuales sin clasificar se acumulan en el receptáculo (171D).
Los artículos residuales más ligeros (176) (los segundos materiales residuales) que comprenden principalmente materiales orgánicos biodegradables, tales como restos de alimentos (por ejemplo, verduras, frutas, carne, etc.), productos de papel, celulosa, cartones, etc., así como materiales orgánicos no degradables tales como materiales plásticos y otros, caen desde el extremo superior del transportador (144 )a un pre-tratamiento en el subsistema (179) para el desmenuzado o el triturado/granulado de los materiales residuales, o ambos a la vez. A continuación, los materiales residuales son conducidos al triturador (106) y luego son tratados además en el subsistema de filtrado y separación (108), todo lo cual puede verse más claramente en la Figura 6 estando algunos de los componentes todavía más detallados en las Figuras 7-11.
El subsistema (179) se compone generalmente de un dispositivo de desmenuzado (180) y un dispositivo de triturado o de granulado (182), estando el primero por encima del segundo. En dicho subsistema, los materiales residuales son desmenuzados primero para reducir el tamaño de sus partículas y a continuación son tratados para conformar algunos de sus componentes, especialmente los componentes no biodegradables, principalmente los plásticos, en forma granulada para conseguir posteriormente una mejor separación de los mismos de los residuos biodegradables (después del tratamiento en el triturador (106), ver más adelante). Después del tratamiento en el subsistema (179), los materiales residuales mezclados con líquido, parte del cual sale del aparato (120) junto con los residuos, y en parte es suplementado de forma opcional con un líquido que viene del tubo (181), son conducidos luego al receptáculo (184) desde donde estos residuos tratados inicialmente, constituidos por una mezcla de líquidos, son conducidos a través de la tubería de alimentación (190) al triturador (106), el funcionamiento del cual, según una forma de realización específica de la invención, se explicará haciendo referencia a las Figuras 7, 8A y 8B.
El hidro-triturador (106) se compone de una pluralidad de secciones rectas de tubo (194), que delimitan en su conjunto un recorrido para el flujo entre la entrada de líquido (196) y la salida de líquido (198). Cada dos secciones de tubo (194) están conectadas entre sí por sus extremos para conformar las esquinas (200). Además, cada dos secciones de tubo conectadas (194) se componen de una sección de tubo que está más cercana a la entrada (196) respecto al recorrido del flujo, y un extremo más apartado. Dispuestos en cada esquina (200) hay unas boquillas de inyección de líquido (202) que alimentan el tubo de líquido a presión desde la tubería (204), la cual está a su vez conectada a través de uno o varias disposiciones de colectores (no mostrados) a la tubería de alta presión (206) (ver Figura 6) a la cual nos referiremos de nuevo más adelante. Las boquillas de inyección están dispuestas de tal forma que inyectan un chorro (210) de líquido a presión desde el rincón más cercano hacia el más alejado de los dos tubos conectados. De esta forma, los materiales residuales introducidos en el hidro-triturador por la entrada (196), como se representa en la Figura 7 mediante la flecha (212), son impulsados dentro del recorrido del flujo mediante estos chorros de líquido a alta presión hasta salir fuera por la salida (198), representada mediante la flecha (214). Estos chorros de líquido a alta presión, además de impulsar los residuos, tienen también el efecto de triturar los materiales orgánicos degradables contenidos en el interior de los RSU (residuos, partículas de alimentos, papel, cartón, etc.)
En esta forma de realización específica, las diferentes secciones de tubo (194) se conectan entre sí en ángulo recto y forman en conjunto una disposición rectangular en espiral. Debe tenerse en cuenta que éste es sólo un ejemplo y que también pueden idearse otras disposiciones. Por ejemplo, en vez de una disposición rectangular en espiral, las diferentes secciones pueden disponerse para formar una disposición en una espiral triangular, hexagonal u octogonal. Además, cualquier disposición de una pluralidad de secciones de tubo conectadas una a la otra para formar esquinas y que tenga chorros de líquido a alta presión dispuestos de forma que inyecten un chorro de líquido a alta presión axialmente en un tubo apartado, puede ser utilizada como hidro-triturador en el sistema de la invención, el cual también constituye un aspecto independiente como se ha observado anteriormente.
Los materiales residuales tratados que salen del hidro-triturador (106) son conducidos a través del tubo (220) hasta un subsistema de filtrado y separación (108) que se compone de un primer dispositivo de filtrado y separación (222), un segundo dispositivo de separación (224) y un tercer dispositivo de filtrado (226). El dispositivo (222), que puede verse en sección longitudinal y transversal en las Figuras 9A y 9B, respectivamente, según las mismas dicho dispositivo (222) )tiene un cuerpo cilíndrico exterior (230) y un elemento rotativo interno cilíndrico (232). Las paredes del elemento (232) pueden estar perforadas para constituir un tamiz, o pueden tener la forma de una red. Las aberturas en las paredes del elemento (232) son de un tamaño de malla predeterminado para que solamente permita el paso a través de la misma de las partículas de un tamaño predeterminado. El líquido que transporta los materiales residuales tratados fluye por la tubería (220) y penetra en la abertura delimitada por el elemento (232). El elemento (232) tiene una cuchilla en espiral (234) y todo el elemento está girando continuamente mediante un motor (no representado). En consecuencia, las partículas de materia mayores que el tamaño de la malla en las paredes del elemento (232) son impulsadas hacia arriba, tal como se representa mediante la flecha de trazos interrumpidos (236), para llegar a salir finalmente por la abertura (238) y deslizarse por la rampa (240) sobre la cinta transportadora (242).
La malla de las paredes del elemento (232) está realizada de tal forma que la mayor parte de las partículas que quedan en el líquido que sale del hidro-triturador (106) sean filtradas a través de las paredes y de esta manera solamente permanecerán dentro de la abertura las partículas grandes. Estas partículas incluyen en principio materiales no triturables ni degradables como bolsas de plástico, botellas, etc.
Estos materiales no filtrados, depositados sobre el transportador (242) son transportados, como puede verse en la Figura 1, a un dispositivo de aspiración (250) que aspira todos los materiales ligeros, incluyendo los artículos primarios de plástico y las partículas que a continuación son impulsadas mediante aire a través del tubo (252) hasta el receptáculo (254). Las materias depositadas sobre el transportador (242) pueden incluir algunos materiales no triturados aparte de los plásticos, que no fueron suficientemente triturados en el triturador y que son luego transportados por el transportador (242) y devueltos al receptáculo (184) para un ciclo de tratamiento adicional en el hidro-triturador (106).
El líquido filtrado circula desde la parte anular periférica (260) delimitada entre las paredes (230) y el elemento (232) saliendo por el tubo (262) hasta el dispositivo de filtrado (226).
La parte anular (260) se abre además por su extremo inferior al tubo (264) que conduce los sedimentos que incluyen arena, pequeñas piedras, etc. al dispositivo de separación (224).
Como puede verse además, el dispositivo (222) recibe el líquido de lavado a través de la tubería de alimentación (270) que está conectada a la tubería principal de lavado (174). Este dispositivo lava los artículos transportados en sentido ascendente hasta la salida (238), en donde los materiales de plástico recogidos en el receptáculo (254) son abundantemente lavados.
El dispositivo de separación (224) sirve principalmente para la separación de sedimentos, especialmente arena y piedras, de los materiales residuales. Este dispositivo, visto en sección y en una vista en planta en las Figuras 10A-10B, presenta un cuerpo cilíndrico (272) con una abertura (273) en la parte superior, con una entrada de líquido (271) conectada al tubo (264) y una salida (280) provista de una válvula (281). Además, incluido dentro del dispositivo de separación (224) hay un elemento de tubo telescópico (274) que se compone de dos elementos de tubo (275) y (276)conectados de forma telescópica que conducen desde una abertura superior (277) hasta una salida de líquido (278). El líquido que penetra por la entrada (271) se acumula en el interior del dispositivo de separación (224) hasta el nivel de la abertura (277) y los sedimentos de materiales no solubles tales como piedras o arena quedan sumergidos en el fondo y pueden ser periódicamente vaciados por la salida (280) al receptáculo (282) (ver Figuras 1 y 6). El nivel del líquido en el interior del cuerpo (272) puede ser controlado desplazando el tubo respecto al elemento (275) del elemento de tubo (276). La salida de líquido (278) está conectada al dispositivo de conexión (224) del tubo (284) con el dispositivo (226).
El tubo (284) del dispositivo (224) alimenta una pieza en forma de canalón (290) del dispositivo (226), viéndose mejor la estructura del canalón en la vista en sección de la Figura 11. El elemento en forma de canalón (290) sirve como otro elemento de retención para la arena u otros pequeños sedimentos que pueden quedar en el líquido tratado que sale del dispositivo (224).
El dispositivo de filtrado (226) se compone de una cubeta (292) que una pantalla filtrante en diagonal (294) separa en una parte filtrada y una parte no filtrada (296) y (298), respectivamente. El líquido (300) acumulado en la cubeta (292) tiene una parte que queda dentro de la parte (296 ) que está prácticamente filtrada, y una parte sin filtrar acumulada en el interior de la parte (298). La parte filtrada constituye un depósito de líquido filtrado. Parte del líquido no filtrado, con partículas de materiales contenidas en su interior, fluye por la salida (302) a través del tubo (304) y es impulsado por la bomba (306) hasta el receptáculo (184) para un nuevo reciclado en el interior del hidro-triturador (106).
La bomba (310) aspira líquido de lavado del depósito de líquido filtrado y alimenta con líquido a alta presión el hidro-triturador (106) mediante el tubo pasante (206) sirviendo este líquido para alimentar las boquillas de inyección tal como se ha descrito anteriormente. De esta forma, se recicla la totalidad del líquido utilizado para el triturado en el hidro- triturador.
El exceso de líquido filtrado es bombeado luego a través del tubo 320) hasta el depósito compensador (322) mediante la bomba (324) y de ahí al tanque de fermentación acetogénica (326) que forma parte del subsistema del reactor biológico (110).
El subsistema (110) se compone, además de uno o varios fermentadores acetogénicos y metanogénicos (326) y (328) respectivamente (según esta forma de realización específica, un fermentador acetogénico y dos metanogénicos), dos en esta forma de realización específica, de un recipiente de mezclado (330) conectado a uno o más recipientes para los aditivos 332), tres en esta forma de realización específica ((332A), (332B) y (332C)), uno o más fermentadores aeróbicos finales (334), dos en esta forma de realización específica, y un depósito de aguas residuales (336). El subsistema (110) comprende además una tubería de alimentación (340), para conducir el líquido del fermentador (326) hasta el tanque (330). En la tubería de alimentación (340) está intercalado un dispositivo de filtrado (342) que filtra las partículas que pueden quedar en este líquido y las conduce de nuevo al dispositivo (226). El caudal de líquido de la tubería de alimentación (340) es impulsado mediante la bomba (344) que impulsa el líquido a través del intercambiador térmico (346) hasta el fermentador metanogénico (328). El intercambiador de calor recibe el calor generado mediante el generador (350). El generador (350) se alimenta de metano producido en los fermentadores metanogénicos (328) el cual circula por la tubería del biogás (352) hasta el generador (350). Los aditivos procedentes de los tanques (332A), (332B), (332C) y (332D) son conducidos de forma continua y controlada al tanque (330) y mezclados con el líquido que a continuación fluye al fermentador metanogénico (328). Estos aditivos incluyen por ejemplo NaOH y/u otros productos químicos alcalinos para el control de pH, ácido cítrico y/u otros productos químicos ácidos asimismo para el control del pH, soluciones de elementos trazadores así como flora aclimatada de microorganismos de tipo silvestre.
La fermentación en el fermentador metanogénico contribuye también a la producción de materiales orgánicos, consistentes principalmente en células bacteriológicas muertas, que se acumulan en el fondo del recipiente. Estos materiales orgánicos son recogidos periódicamente tal como se representa por las flechas (360) en una unidad de fabricación de ``compost'' (362) que es generalmente conocida de por sí.
El líquido producido en el fermentador (328) es aspirado posteriormente mediante una bomba (no mostrada) mediante tuberías (370) hasta los fermentadores aeróbicos (334) para el tratamiento final de depuración del agua. El agua efluente obtenida puede ser llevada mediante tuberías (372) al depósito de efluentes 336). El depósito de efluentes sirve para el líquido de lavado que es conducido mediante la bomba (374) a la tubería principal del líquido de lavado (174) desde donde se ramifica a los distintos lugares incluyendo las boquillas del dispositivo de separación (120), las boquillas de las unidades de clasificación (122A-C )hacia la unidad de desmenuzado y triturado (180), etc. El exceso de efluente puede ser extraído por la salida (376) controlada por la válvula (378 )para riego o aplicaciones similares.
Como reconocerá rápidamente un experto en la materia, las formas de realización específicas descritas anteriormente pretenden ser solamente a efectos ilustrativos del alcance mucho más amplio de la invención, tal como ha sido definida anteriormente. Como se reconocerá además, son posibles muchas modificaciones rutinarias de estas formas de realización así como una gran cantidad de otras formas de realización dentro de las capacidades de un experto en la materia que aplique los conocimientos ordinarios de la técnica dentro del alcance general de la invención tal como se ha definido en la presente memoria.

Claims (18)

1. Sistema (100) para el tratamiento de residuos recogidos sin clasificar, que comprende
un pozo de recepción de los residuos (102),
por lo menos un primer separador (104) para la separación de los primeros materiales residuales de entre los residuos recibidos (176) que tengan una densidad igual o menor que la densidad del agua y unos segundos materiales residuales (138) que tengan una densidad superior a la densidad del agua y la eliminación de los materiales residuales;
por lo menos un triturador (106) para recibir dichos primeros materiales residuales (176) triturando sustancialmente una parte de los mismos a un tamaño de partículas hasta unas partículas menores para obtener unos materiales residuales tratados y producir un producto líquido que incluya agua que lleve los materiales residuales tratados;
por lo menos un fermentador acetogénico (326) para recibir dichos productos líquidos y para la fermentación anaeróbica de los mismos para producir un primer efluente fermentado;
por lo menos un fermentador metanogénico (328) para recibir dicho primer efluente fermentado y para la fermentación anaeróbica metanogénica del mismo para producir un segundo efluente fermentado;
caracterizado porque
el sistema comprende por lo menos una tubería de alimentación de líquido (174) para conducir por lo menos uno de dichos primeros o segundos efluentes a uno o más de los dispositivos o subsistemas, incluyendo por lo menos uno de dichos primer separador (104) y dicho triturador (106), siendo alimentado el efluente a través de la tubería de líquido que proporciona todo el líquido acuoso necesario para dicho primero o varios de los dispositivos o subsistemas del sistema; y en el que dichos primeros (176) y dichos segundos (133) materiales residuales son separados y eliminados de forma continua en el primer separador (104) para un posterior procesado continuo por parte de los dispositivos y subsistemas del sistema.
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que por lo menos una tubería de alimentación de líquido (172) sirve para conducir por lo menos uno de dichos primeros o segundos efluentes a dicho primer separador (104) y dicho triturador (106), siendo el efluente conducido a través de la tubería de alimentación de líquido que proporciona todo el líquido para dicho primer separador (104) y dicho triturador (106) y en el que dichos primeros (176) y dichos segundos (138) materiales residuales son continuamente separados y eliminados del primer separador (104) para un posterior procesado continuo por dicho triturador (106).
3. Sistema según la reivindicación 1, en el que por lo menos una tubería de alimentación de líquido (174) sirve para conducir por lo menos uno de dichos primeros o segundos efluentes a todos los dispositivos y subsistemas del sistema y en el que dichos primeros (176) y segundos (138) materiales residuales son continuamente separados y eliminados del primer separador (104) para un posterior procesado continuo por dichos dispositivos y subsistemas del sistema.
4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que por lo menos dicho separador único (104) comprende:
un receptáculo para contener líquido (130) con un extremo superior abierto para acoger los residuos y un extremo inferior con una parte sumergida (134) para acumular artículos con una densidad mayor que la del agua;
un primer transportador (136) con su extremo inferior en el interior de dicha parte sumergida (134) y su extremo superior prolongándose fuera del receptáculo para transportar dichos segundos materiales residuales (138) desde dicha parte sumergida hasta un primer dispositivo de recogida (140) fuera de dicho receptáculo, y un segundo transportador (144) con su extremo inferior en otra parte del receptáculo estando a un nivel más elevado que el de dicha parte sumergida (134) para transportar dichos primeros materiales residuales (176) a un segundo dispositivo de recogida (179);
un elemento que delimita una barrera (150) situado por encima de dicho primer transportador (136), a una cierta distancia del mismo de manera que permita el suministro de dichos primeros materiales residuales (176) por parte de dicho primer transportador (136) y que delimita una barrera para los artículos introducidos en el receptáculo (130) que impide el contacto directo con dicho primer transportador (136) si no es a través de dicha parte sumergida (134); y
unas boquillas para la inyección de líquido (154) dispuestas en el interior de dicho receptáculo (230) para la inyección de chorros de líquido en el líquido del interior del receptáculo (130) para impartir un movimiento lateral a los artículos del interior de dicho líquido.
5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho separador (104) comprende un dispositivo desmenuzador (155) para el desmenuzado de las materias sólidas dispersas en el interior de dicho líquido.
6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:
un subsistema de clasificación (122) para acoger dichos segundos materiales residuales (138) y para clasificarlos según unas características predefinidas.
7. Sistema según la reivindicación 6, en el que dicho subsistema de clasificación (122) está conectado a por lo menos una de las tuberías de alimentación de líquido (172) para el lavado de los materiales residuales clasificados.
8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
uno o más dispositivos (179) para recibir dichos primeros materiales residuales y para tratarlos mediante triturado o desmenuzado, o mediante ambos a la vez, y para conducir los productos tratados a dicho triturador (106).
9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho triturador (106) comprende:
un cuerpo tubular (194) que delimita el recorrido de un caudal entre una entrada de líquido (196) y una salida de líquido (198), presentando el cuerpo tubular una pluralidad de secciones rectas, estando compuestas dos secciones adyacente por una sección próxima siendo la sección más próxima la de la entrada y una sección distante, estando conectadas una a la otra en las esquinas (200) con un ángulo entre las mismas; y
unas boquillas de líquido a alta presión (202) dispuestas en el interior del cuerpo tubular (194) en las esquinas (200) del mismo y dispuestas de tal forma que inyecten un chorro radial (210) de líquido a presión en la sección distante, siendo triturados dichos primeros materiales residuales (196) mientras van siendo impulsados a lo largo del cuerpo tubular por dichos chorros (210).
10. Sistema según la reivindicación 9, en el que dichas boquillas (202) están conectadas y reciben líquido a alta presión de una bomba de alta presión (310) que bombea el líquido desde un depósito de líquido filtrado (296) que contiene líquido separado en un subsistema de filtrado y separación (108).
11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
un subsistema de filtrado y separación (108) para separar el material en partículas del líquido, con un tamaño de las partículas superior a un tamaño predeterminado;
una tubería de alimentación (304) para alimentar los materiales en partículas de nuevo a dicho triturador, y
una tubería de alimentación (320) para alimentar de líquido el fermentador acetogénico.
12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el subsistema de filtrado y separación (108) comprende:
un primer dispositivo de filtrado y separación (222) para acoger dicho producto líquido, filtrándolo de las partículas de materiales de un tamaño superior a un tamaño predeterminado y para separar la fracción que contiene sedimentos del líquido filtrado para obtener un primer líquido filtrado;
un segundo dispositivo de separación (224) para acoger dicha fracción que contiene sedimentos, separando entre los sedimentos y el líquido para obtener un segundo líquido filtrado; y
un tercer dispositivo de filtrado (226) para acoger dichos primer y segundo líquidos filtrados, filtrándolos de partículas de materiales de un tamaño superior a un tamaño predeterminado, para formar un depósito de líquido filtrado y una fracción que contiene partículas de material.
13. Sistema según la reivindicación 12, que comprende una tubería de alimentación (304) para conducir dicha fracción que contiene materiales en partículas de nuevo a dicho triturador.
14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:
una tubería de alimentación (340) para conducir liquido fermentado del fermentador acetogénico (326) al fermentador metanogénico (328), que comprende un filtro (342) para filtrar las partículas de materiales de un tamaño superior a un tamaño predeterminado, estando conectado dicho filtro a dichos subsistemas de filtrado y separación (108) para conducir el material filtrado a los mismos.
15. Sistema según la reivindicación 14, en el que dicha tubería de alimentación (340) está conectada a una o más fuentes de aditivos (332) para complementar con dichos aditivos dicho primer efluente fermentado conducido al fermentador metanogénico (328), para producir un segundo efluente fermentado.
16. Sistema según las reivindicaciones 14 ó 15, en el que se calienta el efluente conducido al fermentador metanogénico (328).
17. Sistema según la reivindicación 16, en el que el calor es producido por un generador (350) que genera energía a partir de la combustión del metano producido por el fermentador metanogénico (328).
18. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende uno o más fermentadores aeróbicos (334) para el tratamiento de fermentación final de dicho segundo efluente fermentado de uno o más fermentadores metanogénicos (328).
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