ES2199642B1

ES2199642B1 - Procedimiento simplificado de compostaje, con cubierta reciclable.

Info

Publication number: ES2199642B1
Application number: ES200101921A
Authority: ES
Inventors: Jordi Marza Brillas
Original assignee: Cespa Gestion de Residuos SA
Current assignee: Prezero Gestion de Residuos SA
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2005-04-16
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: ES2199642A1

Abstract

Procedimiento simplificado de compostaje, con cubierta reciclable y biofiltración, su correspondiente instalación y aplicaciones. El procedimiento comprende el compostaje de dichos residuos bajo condiciones controladas de aireación, temperatura, tiempo, humedad y composición de gases, mediante apilado de los mismos bajo una lona de material reciclable, en una instalación dotada de la instrumentación necesaria para el control informático o manual de los citados parámetros. La instalación comprende una lona de material reciclable para cubrir un montículo de dichos residuos que dispone de un sistema de sellado, ventiladores, conducciones, biofiltros, analizadores, sondas, canal de desagüe e instalaciones informáticas adecuadas para el control del proceso. Aplicación en el sector de tratamiento de residuos y su transformación en compost.

Description

Procedimiento simplificado de compostaje, con cubierta reciclable.

Procedimiento simplificado de compostaje, con cubierta reciclable y biofiltración, su correspondiente instalación y aplicaciones.

Campo técnico de la invención

La presente invención se encuadra dentro del sector técnico del tratamiento de cualquier residuo orgánico proporcionando más específicamente, un nuevo procedimiento de compostaje simplificado mediante el cual se transforma una materia prima contaminante en un compost aprovechable en el sector agrícola como abono.

Estado de la técnica anterior a la invención

La gran cantidad de residuos orgánicos que se producen diariamente en nuestra sociedad es un tema que preocupa enormemente desde el punto de vista medioambiental. De aquí que se desarrollen continuamente nuevos métodos de tratamiento de estos residuos con el fin de reducir al máximo sus niveles de contaminación medioambiental y de transformarlos en subproductos de aplicación en otros sectores industriales.

\text{*}Técnica anterior propiamente dicha

Una de las técnicas más comúnmente empleadas para el tratamiento de los residuos orgánicos es el compostaje, que permite la transformación de dichos residuos en abono de gran utilidad en el sector agrícola.

Esto explica el elevado número de patentes que existen en relación con este tema, entre las que se ha seleccionado como ilustrativas del estado de la técnica algunas de las que más se aproximan al método de compostaje propuesto en la presente solicitud. Seguidamente se proporciona una relación de las patentes seleccionadas indicando número, titular y título de las mismas:

- Patente española P8601635 de Rolate OY por: "Procedimiento para el compostaje de diversos residuos orgánicos y aparato compostador para ejecutar el procedimiento".

- Patente española P9401515 de Jarfels, S.A. por: "Túnel de compostaje cerrado para la obtención de compost a partir de cualquier tipo de materia orgánica".

- Patente española P9501558 de Junta de Residuos y Centre d'Ecologia I Projectes Alaternatius (CEPA) por: "Sistema de compostaje cerrado".

- Patente Europea E91890269 de Schmidl, Reinhard, Dr. por: " Instalación de Compostaje".

- Patente Europea E93116831 de Dynamics Gesellschaft Fur Umweltschutz Und Biologische Verfahrenstechnik GMBH por: "Depósito para compostaje y fermentación de desechos orgánicos con agujeros de descarga de aire, dotados de lecho filtrante con biofiltro y material absorbente de humedad".

- Patente Europea E93810694 de Rindelaub, Frank Alex Erich Schmutz, URS, por: "Planta automática de compostaje con pluralidad de depósitos conectados a un sistema de canales de aire y transportador sin fin".

- Patente Europea E93909935 de Grabbe, Klaus, Dr. por: "Preparación de fertilizante por compostaje en varios reactores separados, con ventilación central".

- Patente Europea E94106308 de Buhler AG. por: "Hangar de compostaje con una zona de inyección de aire a presión y otra de post-compostaje, con aireación por succión".

- Patente Europea E94109916 de Herhof Umwelttechnik GMB., por: "Compostaje de basura orgánica con recirculación de dióxido de carbono que se desprende".

- Patente Europea E94113723 de Herhof Umwelttechnik GMBH., por: "Procedimiento para el compostaje de substancias orgánicas".

- Patente Europea E94905070 de Von Ludowig GMBH., por: "Compostaje de residuos urbanos en un recipiente cerrado con alimentación de aire a intervalos cuya duración depende de la concentración de oxígeno que tengan los gases de escape".

- Patente Europea E96913498 de Herhof Umwelttechnik GMBH., por: "Procedimiento de compostaje de compuestos orgánicos, especialmente de basuras".

- Patente Europea E96939753 de Hofstede, Harrie, por: "Método de compostaje mejorado".

- Patente Europea E96944021 de Herhof Umwelttechnik GMBH., por: "Procedimiento y dispositivo para el compostaje de sustancias orgánicas".

- Patente Europea E97850172 de Ritzzel, Tibor, por: "Dispositivo de compostaje".

- Patente Europea E98200754 de Komposticon AB, por: "Un dispositivo de compostaje y un método para el compostaje".

Entre estas patentes cabe comentar en más detalle, por su contenido especialmente relacionado con el objeto de la presente invención, las que se indican seguidamente.

- La patente española P8601635 se refiere a un procedimiento para el compostaje de residuos orgánicos en el que las masas residuales se colocan en un aparato compostador proporcionando la respiración requerida por la masa para su compostaje de manera controlada, por medio de la variación del material y el espesor de las paredes del aparato compostador. Dicho aparato compostador consta de un espacio cerrado con paredes, un fondo y una cubierta de tal manera que al menos las paredes están constituidas por láminas de reparto térmico permeables al aire, tales como láminas de plástico de retardo térmico permeables al aire, por ejemplo láminas de plástico con un desagüe inferior.

- La patente española P9401515 se refiere a un túnel de compostaje cerrado para la obtención de un compost a partir de cualquier tipo de material orgánico. En la invención correspondiente a esta patente, a partir de una cámara de capacidad apropiada, dotada de puertas extremas de cierre estanco, se establecen un ventilador y un extractor para circular aire atmosférico por el seno de la cámara atravesando la masa de materia orgánica a compostar, desde una conducción superior hasta un colector inferior comunicadas con dicha cámara mediante respectivos juegos de orificios. Paralelamente, los lixiviados generados por la materia orgánica son recogidos mediante un colector, y mientras el aire sale al exterior a través de un biofiltro, dichos lixiviados acceden a un depósito provisto de una bomba para su reciclaje hacia unas boquillas pulverizadoras situadas en el techo de dicha cámara.

El ventilador, el extractor y la bomba son accionados por un sistema informático de control que actúa a expensas de la información recibida por uno o varios sensores para controlar temperatura, oxígeno y humedad existentes en dicha cámara.

- La patente española P9501558 se refiere a un sistema de compostaje cerrado provisto de un sistema de ventilación y un sistema de control, para el control de la temperatura, presión, humedad, O_{2} y CH_{4} que se desprende en el proceso de descomposición del material.

- La patente europea E94106308 se refiere a un hangar de compostaje con una zona de descomposición con alimentación flexible y acondicionamiento de corriente de aire, que tiene su principal aplicación en instalaciones de compostaje de gran tamaño. La invención descrita en esta patente basa su objetivo en permitir un ahorro de energía y una aireación y ventilación favorable al medioambiente en una zona de descomposición. Este objetivo se consigue de tal forma que una zona de descomposición se subdivide en diferentes regiones de campo para entrada, zona intensiva y zona posterior a la descomposición. La región de descomposición intensiva está separada mediante clapetas del resto de las regiones de campo. En la zona intensiva se consigue una aireación a presión, mediante aireación de aspiración en las regiones de campo de la zona posterior a la descomposición.

- La patente europea E94905070 se refiere a un procedimiento para descomposición microbiológica de residuos orgánicos, en el que se someten los residuos orgánicos a un proceso de compostaje bajo condiciones aeróbicas en un recipiente cerrado al que se suministra aire. El aire se pasa a través de los residuos a intervalos, siendo sacado el aire utilizado conjuntamente con los productos de descomposición gaseosos. La longitud de los intervalos de los periodos de alimentación de aire se controla con una función de valor más bajo de la concentración de O_{2} medida en el aire suministrado. El aire suministrado que se recolecta en el espacio por encima del material de compostaje es extraído, con preferencia, al mismo tiempo que se suministra aire, o con un espacio corto de tiempo posterior, midiéndose al mismo tiempo la concentración de O_{2}. Alternativamente, la concentración de O_{2} en el espacio entre el montón de residuos y la pared extrema del contenedor, o las concentraciones de O_{2} en el gas pueden ser monitorizadas en el montón de desperdicios.

- La patente europea E98200754 se refiere a un dispositivo de compostaje que consta de un contenedor para acomodar la materia compostable, que tiene una abertura de alimentación y una abertura de descarga, que puede cerrarse. El interior del contenedor es divisible en al menos una primera y una segunda sección por medio de por lo menos un tabique. En la abertura de descarga se disponen sistemas de bloqueo para retener el tabique, cuando la abertura de descarga está abierta. Por su parte, dicho tabique puede moverse desde la zona de la abertura de alimentación hasta la zona de la abertura de descarga. Los sistemas de bloqueo pueden abrirse de modo que permitan la eliminación del tabique cuando la abertura de descarga del contenedor está abierta. Se describe un método de compostaje en el que el compostaje tiene lugar por lotes dentro de un mismo contenedor. La materia que debe ser compostada o la materia que está sufriendo compostaje y post-compostaje se mueve o se permite que se desplace desde una abertura de alimentación al contenedor hacia la abertura de descarga del contenedor. Los diferentes lotes de materia compostable en el contenedor se mantienen separados entre sí por medio de tabiques móviles.

\text{*}Consideraciones y comentarios adicionales

Uno de los principales problemas del compostaje corresponde a un adecuado control del aire que se aplica a la masa en proceso de compostaje, para que ésta disponga del nivel de O_{2} adecuado para su descomposición. Sin embargo, tampoco es aconsejable una ventilación excesiva porque contribuye a que la masa se reseque ralentizándose el proceso de compostaje.

Otros parámetros de interés son la humedad, temperatura y presión, así como el nivel de otros gases tales como CO_{2} y NH_{3} y el control de los niveles de contaminación del aire efluente del proceso.

Como quiera que los procesos de compostaje tienen un doble interés medioambiental y agrícola ya que, por una parte, permiten el procesado de los residuos orgánicos cada vez más abundantes en la sociedad moderna y, por otra, permiten su transformación en abono para agricultura, centran el interés investigador de múltiples empresas del sector, como así lo demuestra el elevado número de patentes al respecto.

Sin embargo, continúa siendo necesario profundizar en nuevos sistemas y tecnologías para el tratamiento de residuos orgánicos vía compostaje, que presenten ventajas técnicas y económicas.

Con esta finalidad en mente, se ha ideado actualmente el desarrollo de una tecnología de compostaje con cubierta reciclable sin que hasta el presente haya sido posible materializarla en una realidad práctica industrializable.

La tecnología de compostaje con cubierta reciclable es de reciente aparición y resulta de gran interés tanto por sus bajos costes de inversión y explotación, como por sus prestaciones técnicas de proceso.

Es una tecnología de la que en el mercado no se dispone actualmente del desarrollo técnico necesario para poder ser usada de forma industrial.

El compostaje con cubierta reciclable competiría con tecnologías mucho más caras tales como los túneles.

Basándose en estas premisas, el solicitante ha encaminado sus esfuerzos investigadores a conseguir un método de compostaje simplificado con los siguientes objetivos principales:

- desarrollar la tecnología de un sistema de compostaje de residuos orgánicos en pila cubierta y ventilada.

- demostrar su competitividad económica, y técnica frente a las tecnologías existentes en el mercado.

Desarrollar la tecnología implica el diseño completo de la planta de compostaje, es decir, el diseño de los sistemas de:

\text{*} Ventilación

\text{*} Desodorización

\text{*} Control

Estos y otros objetivos se han conseguido desarrollando un método de compostaje simplificado que constituye el principal objeto de la presente invención junto con la correspondiente instalación para su ejecución y puesta en práctica, todo ello descrito con más detalle en los siguientes apartados de esta memoria descriptiva.

Descripción detallada de la invención

La presente invención, tal y como se indica en su enunciado se refiere a un procedimiento simplificado de compostaje, a la correspondiente instalación para su ejecución y a las aplicaciones de esta técnica.

El procedimiento de la invención se caracteriza porque comprende el compostaje de residuos orgánicos en condiciones controladas de aireación, temperatura, tiempo, humedad y composición de gases y porque la masa de residuos orgánicos se apilan bajo una lona de material reciclable (por ejemplo, polietileno) en una instalación dotada de la instrumentación necesaria para el control informático y, en caso necesario, manual del proceso en cualquier fase del mismo.

Más específicamente, el sistema de la invención consta de una pila cubierta por una lona, ventilada por medio de un primer ventilador para la entrada de aire y provista de un segundo ventilador para extraer el aire de la pila, el cual se hace pasar a través de un biofiltro antes de expulsarlo al exterior. El control y seguimiento del proceso se realiza mediante un sistema automático de muestreo del aire y su instrumentación asociada, completándose todo este conjunto analítico con un programa de ordenador que dirige, controla y regula en continuo cada fase del proceso en función del valor de los diferentes parámetros implicados en el mismo.

El sistema de análisis se ha diseñado de modo que permite medir en continuo los siguientes parámetros:

\bullet En el aire de entrada:

-: Caudal, presión, temperatura, humedad.

-: Oxígeno, CO_{2}, y NH_{3}

\bullet En la masa en compostaje:

-: Temperatura,

-: Oxígeno, CO_{2} y NH_{3}.

\bullet En el aire de salida:

-: Caudal, presión, temperatura, humedad, depresión.

-: Oxígeno, CO_{2} y NH_{3}

\bullet En el biofiltro:

-: Temperatura y humedad

El programa informático permite la parametrización de la puesta en marcha y paro de los ventiladores independientemente, para cada fase. También permite fijar el tiempo entre ciclos de soplado y el tiempo de soplado. La gestión de los ventiladores se puede hacer por cualquier combinación de temperatura, oxígeno y tiempo.

En la figura 1 se ilustra esquemáticamente la instalación diseñada para llevar a cabo el proceso de compostaje simplificado de la presente invención.

En dicha figura 1 puede apreciarse esquemáticamente el montículo formado por la pila de materia prima a compostar, esto es, material orgánico estructurado, cubierta por una lona 1 de material reciclable (por ejemplo, polietileno). La lona se sella con un sistema de sellado 2, que puede estar constituido por ejemplo por sacos de arena que hacen presión sobre los bordes de la lona impidiendo que se mueva o se levante del suelo.

La zona de entrada de aire está constituida por un ventilador 3 conectado a una conducción de entrada de aire 5 que atraviesa la pila de extremo a extremo por su parte inferior. La zona de salida del aire está constituida por una conducción acodada en dos puntos para recogerlos condensados en un colector 8, conectada a un ventilador 4 de extracción del aire y a un biofiltro 6 a través del cual pasa el aire para su purificación antes de su expulsión al exterior. En las zonas de entrada y salida del aire hay previstas sendas zonas 11 y 12, respectivamente, de toma de muestras conectadas con un sistema analizador 9 controlado por un ordenador 10, para la medida del caudal, temperatura, humedad, concentración de O_{2} y CO_{2} y presión tanto del aire de entrada a la pila de residuos orgánicos como del aire de salida de la misma. Similarmente, por dentro del biofiltro se mide la temperatura y la humedad del aire que sale del biofiltro, mediante el sistema analizador 9 y el ordenador 10.

En el interior de la pila de materia en compostaje se disponen una serie de sondas ilustradas por 13, 14 y 15 conectadas al analizador 9 y al ordenador 10, para controlar en cualquier momento del proceso de compostaje parámetros tales como temperatura de la masa y niveles de gases en la masa. El número de sondas es variable, pero preferiblemente será de al menos tres, dos en las partes extremas de la pila y una en la parte central de la misma.

Por último, aunque no se haya representado expresamente en la figura 1, es preciso prever un canal de desagüe que permita el drenaje de la masa en proceso de compostaje.

En la figura 2 se esquematiza el sistema de análisis y control del proceso de acuerdo con la presente invención.

En el diagrama representado por la figura 2 se muestran las conducciones 1' y 2' de entrada y salida de aire en la zona de compostaje 5'. Por la conducción 1' entra el aire ambiental impulsado por el ventilador 3, mientras que por la conducción 2' sale el aire procedente de la zona de compostaje extraído por el ventilador 4. En dichas conducciones, se instalan sondas para medida de la temperatura (T), humedad (H), presión (P) y caudal (C), que se conectan con el analizador 9 y el ordenador 10. Asimismo, a la salida del biofiltro 6 se colocan sendas sondas para el control de la humedad (H) y de la temperatura (T) del aire emergente al ambiente, conectadas igualmente con el sistema analizador 9 y con el ordenador 10.

Por su parte, en la zona de compostaje donde se encuentra la masa en descomposición se ilustran tres sondas para medir la temperatura en el interior de la masa y la composición de los gases en la misma. Las muestras de gases tomadas por dichas sondas se hacen pasar por un deshumidificador (DH) gracias a la acción de una bomba (B) y por último a través de un filtro, desde el cual pasan a los correspondientes medidores de anhidrido carbónico (CO_{2}), oxígeno (O_{2}) y amoníaco (NH_{3}) y de ahí al analizador 9 y al ordenador 10.

Como se indicó anteriormente con relación a la figura 1, el número de sondas insertadas dentro de la masa en proceso de compostaje puede variar, aún cuando sea preferible emplear al menos tres.

Asimismo, a través de dichas sondas se pueden medir los diferentes gases mencionados anteriormente o tan sólo uno de ellos, en especial el oxígeno.

El programa informático utilizado para llevar a cabo el proceso de la invención se ha diseñado de modo que permita la parametrización de la puesta en marcha y paro de los ventiladores independientemente para cada fase. Además, permite fijar el tiempo entre ciclos de soplado y el tiempo de soplado. Por lo tanto, la gestión de los ventiladores se puede efectuar por cualquier combinación de temperatura, oxígeno y tiempo.

Para controlar informáticamente el proceso de compostaje, es preciso subdividirlo en cinco fases:

A - Calefacción

B - Higienización

C - Enfriar pre-compostar

D - Compostaje

E - Enfriar para abrir

cuyos condicionantes se explican con detalle más adelante partiendo de las siguientes premisas:

\bullet Los ventiladores 3 y 4 se encenderán y se pararán uno después del otro (4 después de 3).

\bullet Durante el proceso será posible visualizar el tiempo desde el comienzo y el tiempo de la fase en curso.

Los parámetros a fijar ("set points") son los siguientes:

\text{*} t_{i} (minutos) : intervalo de tiempo de funcionamiento entre los ventiladores 3 y 4

\text{*} t_{t} (horas): tiempo total del proceso,

\text{*} t_{p}: tiempo de la fase de higienización

\text{*} t_{c} (minuto) : tiempo necesario para el cambio de fase,

\text{*} CV1: Caudal suministrado por el ventilador 3 (gracias al variador de frecuencia),

\text{*} CV2: Caudal suministrado por el ventilador 4 (gracias al variador de frecuencia),

\text{*} Fuente de oxígeno: a elegir entre cinco entradas, o una media,

\text{*} Fuente de temperatura: a elegir entre cinco entradas, o una media,

\text{*} Oa-, Oa+, Ob-, Od-: niveles máximo/mínimo de oxígeno por fase,

\text{*} Ta, Tb+, Tb-, Tc-, Td+, Td-, Te+, Te-: niveles máximo/mínimo de temperatura por fase.

Sin perjuicio de que estos parámetros puedan experimentar ligeras modificaciones sin por ello apartarse del alcance de la presente invención, sus valores preferidos son los siguiente:

T_{t}

\;

\;

13 días

T_{p}

\;

\;

24 h

T_{c}

\;

\;

1 min

CV:

\;

\;

Depende de la cantidad del material a tratar. Entre 100 y 400 m^{3}/h (con CV_{1}>CV_{2})

Oa-:

\;

\;

14%

Oa+:

\;

\;

18%

Ob-:

\;

\;

14%

Od-:

\;

\;

14%

Ta:

\;

\;

58ºC

Tb+:

\;

\;

58ºC

Tb-:

\;

\;

56°C

Tc-:

\;

\;

51ºC

Td+:

\;

\;

51ºC

Td-:

\;

\;

50ºC

Te+:

\;

\;

35ºC

Te-:

\;

\;

35°C Ejemplo de funcionamiento del programa

Para iniciar el proceso se arranca el sistema en la fase A:

Fase A

Calefacción (Oa-, Oa+, Ta)

Los ventiladores se ponen en marcha si O_{2} pasa debajo de Oa-, y se paran si sobrepasa Oa+.

Si la temperatura sobrepasa Ta, pasa a la fase B.

Fase B

Higienización (Ob-, Tb+, Tb-, t_{p})

Los ventiladores se ponen en marcha si O_{2} pasa por debajo de Ob-, si no:

Los ventiladores se ponen en marcha si T sobrepasa Tb+,

Los ventiladores se paran si T pasa debajo de Tb-.

Esta fase tendrá que durar por lo menos el tiempo t_{p}, después de este tiempo, se esperará normalmente una noche (10-22 h aproximadamente) para pasar a la fase C.

Fase C

Enfriar pre-compostaje (Tc-)

Los ventiladores se ponen en marcha hasta que la temperatura sobrepasa Tc- después pasa a la fase D.

Fase D

Compostaje (Od-, Td+, Td-, t_{t})

Los ventiladores se ponen en marcha si O_{2} pasa abajo de Od-, si no:

Los ventiladores se ponen en marcha si T sobrepasa Td+,

Los ventiladores se paran si T pasa debajo de Td-.

Si el tiempo desde el comienzo sobrepasa (t_{t} - 24 h), se esperará la noche (Oh) para pasar a la fase E

Fase E

Enfriar para abrir (Te+, Te-)

Los ventiladores se ponen en marcha si la temperatura sobrepasa Te+, y se paran si la temperatura pasa debajo de Te-.

El programa se diseña además con los niveles de seguridad informática que se consideren necesarios, por ejemplo tres niveles de seguridad con password: programer, "set point", mirar. Además se prevé la posibilidad del cambio a fase manual desde la pantalla. Finalmente, al alcanzarse el tiempo t_{t}, el programa se para automáticamente. Todo ello permite llevar a cabo el proceso de forma segura y eficaz al tiempo que se simplifica enormemente el proceso de compostaje global puesto que en su mayor parte estará controlado informáticamente de forma eficaz y con una instalación sencilla y económica con medios técnicos fácilmente asequibles.

De acuerdo con lo anterior, los parámetros que recibirá el ordenador serán normalmente los siguientes:

\text{*} Aire de entrada: caudal, presión, temperatura, humedad, oxígeno, CO_{2}

\text{*} Aire de salida: caudal, presión, temperatura, humedad, oxígeno, CO_{2}

\text{*} Masa: oxígeno, temperatura (x 3)

\text{*} Bioflitro: temperatura, humedad

\text{*} Aire ambiente: temperatura, humedad

\text{*} 3 entradas de seguridad

debiendo gestionarlos de modo que sea posible:

\text{*} Visualizar en todo momento el gráfico de cualquier tipo de datos,

\text{*} Visualizar en los gráficos las diferentes fases,

\text{*} Cambiar la escala de tiempo o de valor de los gráficos,

\text{*} Guardar todos los datos en Excel.

A nivel práctico experimental, el proceso de compostaje de la presente invención requerirá las siguientes fases operativas:

Primera fase

Puesta en marcha

- Formar la pila a compostar.

- Colocar las sondas de captación de gases en la pila.

- Cubrir y sellar la pila

- Conectar los ventiladores y cerrar el sistema de ventilación

\bullet: Colocar el sistema de recogida de condensados

\bullet: Conectar y comprobar el sistema de análisis.

- Iniciar programa

Segunda fase

Proceso de compostaje propiamente dicho

Esta fase conlleva el control de la evolución del compostaje de la masa de residuos orgánicos midiendo con la instrumentación ya comentada la temperatura de la misma y los niveles de gases en diferentes zonas de la misma. Asimismo se vigilan las posibles fugas de aire, nivel de condensados, pluviometría etc. con la instrumentación precisa, el modem y el personal de planta.

Tercera fase

Fin del proceso

- Desconectar el sistema de ventilación,

- Retirar la cubierta y las sondas de captación de gases,

- Sacar el tubo de abajo (con la pala),

- Descargar el producto.

- Formar una pila al aire libre con el compost producido, para su maduración.

En términos generales la primera etapa se lleva a cabo el día 1º del proceso, la segunda etapa conlleva desde el día 2º hasta el día 14º y la tercera etapa se ejecuta el día 15º, pero evidentemente estos plazos son orientativos pudiendo variar bastante en función de la composición de los residuos orgánicos y los diferentes parámetros implicados en el proceso.

Breve descripción de las figuras

Figura 1: Es una representación esquemática de la instalación diseñada para llevar a cabo el proceso de compostaje simplificado de la presente invención. Las referencias numéricas tienen los siguientes significados:

1: Lona cobertora de la pila de residuos orgánicos.

2: Sistema de sellado de la lona.

3: Ventilador de entrada de aire.

4: Ventilador de extracción de aire.

5: Conducción de entrada de aire.

6: Biofiltro

7: Zona de medida de parámetros a la salida del biofiltro.

8: Colector de lixiviados.

9: Sistema analizador.

10: Ordenador.

11: Zona de medida de parámetros del aire de entrada.

12: Zona de medida de parámetros del aire de salida.

13, 14 y 15: Sondas para la determinación de parámetros en el interior de la masa en proceso de compostaje.

Figura 2: Es una representación esquemática del sistema de análisis y control del proceso de acuerdo con la presente invención. Las distintas referencias tienen los siguientes significados:

1': Conducción de entrada de aire en la zona de compostaje

2': Conducción de salida de aire de la zona de compostaje

3: Ventilador de entrada de aire

4: Ventilador de extracción de aire

5': Zona de compostaje

6: Biofiltro

9: Sistema analizador

10: Ordenador

DH: Deshumidificador

B: Bomba

CO_{2}: Medidor de anhidrido carbónico

O_{2}: Medidor de oxígeno

NH_{3}: Medidor de amoníaco

F: Filtro

T: Medidor de temperatura

H: Medidor de humedad

P: Medidor de presión

C: Medidor de caudal

Figura 3: Plano de la planta piloto. Las referencias numéricas tienen los siguientes significados:

1: Lona cobertora de la pila de residuos orgánicos

2: Sistema de sellado de la lona

3: Ventilador de entrada de aire

4: Ventilador de extracción de aire

5': Zona de compostaje

6: Biofiltro

7': Salida a red de aguas pluviales cuando existan.

8': Depósito de condensados

9': Tubería de desagüe a la red de condensados existentes.

10': Compuerta (cerrada) de salida de aguas pluviales cuando existan.

11': Compuerta (abierta) de entrada de condensados

12': Pendiente del caudal 2%

13': Canal de condensados

14': Hormigón de 15 cm H-175

15': Pendiente del 1%

16: Muro de separación

17: Hormigón de 15 cm de grueso

Figura 4: Representación gráfica de la evolución de la temperatura, concentración de oxígeno, funcionamiento ventilador, duración de las fases, en función del tiempo.

Figura 5: Es una representación gráfica correspondiente a la curva caudal/presión para el ventilador 1 (en abscisas se representa el caudal en m^{3}/h y en ordenadas la presión), correspondiente al ensayo efectuado en la planta piloto de Murcia ilustrado detalladamente en el Ejemplo.

Figura 6: Es una representación gráfica correspondiente a la curva caudal/depresión para el ventilador 2 (en abscisas se representa el caudal en m^{3}/h y en ordenadas de depresión), correspondiente al ensayo efectuado en la planta piloto de Murcia ilustrado detalladamente en el Ejemplo.

Modos de realización de la invención

La presente invención se ilustra adicionalmente mediante el siguiente Ejemplo, cuya descripción se apoya en las figuras anteriormente expuestas y particularmente en la Figura 3 ilustrativa de la planta piloto construida expresamente para la puesta en práctica del proceso de compostaje de la presente invención.

Será evidente para cualquier experto en el campo que es posible introducir pequeñas variaciones y modificaciones tanto en el diseño de la planta de compostaje como en el desarrollo del procedimiento a gran escala, siempre que no desvirtúe la esencialidad de la invención tal y como se expresa en las reivindicaciones adjuntas.

Ejemplo

Para la puesta en práctica del procedimiento de la presente invención se construyó una planta piloto de acuerdo con el diseño y medidas ilustradas por la figura 3, descrita anteriormente.

El desarrollo del programa informático y el montaje de la instrumentación analítica corrió a cargo de la empresa BLOCK Servicios y Proyectos, mientras que la parte analítica del proceso (materias primas, gases, compost producido, etc.) corrió a cargo de CEBAS (Centro de Investigación Científica de Murcia).

La pila se constituyó con 35 m^{3} de RSU (Residuos Sólidos Urbanos) cribados a 80 mm de tamaño. Las dimensiones de la misma, como se ilustra en la figura 3 fueron de 15 m de largo, 3,5 m de ancho y 1,5 m de altura.

Debajo de la pila, se dispuso un tubo perforado para permitir la ventilación gracias a un ventilador 3 de capacidad hasta 2.500 m^{3}/h.

Se introdujeron tres sondas de captación de gases en masa en la pila.

Se cubrió la pila por medio de una lona 1 de Polietileno (tamaño 10 x 22 m), se selló por medio de unos sacos de arena. Se permitió la salida del aire por un agujero en el toldo, conectado al biofiltro 6 gracias a un tubo flexible y a un segundo ventilador 4.

Protocolo de toma de muestras y análisis

El muestreo inicial y final de la pilas fue el mismo. Se tomó muestra en tres sectores (derecho, central e izquierdo) de la pila, con el fin de obtener una respuesta homogénea del parámetro a determinar. El muestreo se realizó en el exterior y en el centro de la pila, con el fin asimismo de observar las variaciones en función de la disposición en la pila. Se tomaron, por tanto, un total de 6 muestras por pila, correspondiendo cada muestra a su vez, a varias submuestras tomadas en los sectores anteriormente descritos.

Previamente a cualquier determinación (excepto para la determinación porcentual de los inertes existentes en el residuo), se realizó la determinación de humedad. Posteriormente, la muestra se secó al aire y se molió convenientemente con el fin de homogeneizarla.

Protocolo para el desarrollo del proceso de compostaje de acuerdo con la invención

El gráfico del proceso en planta se ilustra en la figura 4, donde se representa la evolución de la temperatura de la masa de residuos en proceso de compostaje frente al tiempo.

El proceso constó esquemáticamente de las siguientes fases operativas:

Fase 1: hasta T: 60°C (calefacción)

Fase 2: t: 24 horas (higienización)

Fase 3: Enfriar de 60º a 50ºC (enfriar precompostar)

Fase 4: t: 12 días (compostaje)

Fase 5: Enfriar de 50º a 30°C (enfriar para abrir)

y se ejecutó esencialmente con los siguientes parámetros fijos:

Duración:	14 días de proceso
Material a tratar:	RSU Murcia
Caudal de aire:	Fijo, en discontinuo
Regulación de la ventilación:	Por O_{2} medio interior de la pila y T media interior de la pila.

Seguidamente, se expone detalladamente el ensayo que se realizó en la planta piloto de compostaje de Murcia.

Histórico del ensayo 1- Calibración analizadores 2- Preparación pila con producto bruto "caída orgánica"

Nº paladas: 12

Peso total: 55,080 Kg

Tiempo necesario: 1,5 h

Altura pila: 1,5 m

Ancho pila: 4,2 m

Largo pila: 15 m

Volumen: 47,3 m^{3}

Densidad: 1,17 Kg/1

3- Búsqueda caudal de los ventiladores

: Ventilador 1

: Caudal elegido: 250 M^{3}/h

: Presión: 2400 Pa

: % Ventilador: 76% (PV1)

En la figura 5 se ilustra la correspondiente curva caudal/presión para el ventilador 1 (en abscisas se representa el caudal en m^{3}/h y en ordenadas la depresión).

4- Colocación sondas de captación de gases 5- Colocación de la lona 6- Sellado de la lona mediante sacos de arena 7- Colocación sistema de recogida de lixiviados 8- Biofiltro

Tipo: Pila de 6 metros de compost previo afinaje de la planta industrial

Peso: 9.000 Kg

Volumen (aprox) = 3 x 1,5 x 6/2 = 13,5 m^{3}

Densidad: 0,67 Kg/1

9- Parámetros elegidos a) Parámetros generales

: SP Caudal 1:250 m^{3}/h

: Margen: 15 m^{3}/h

: Tiempo manual: 1 min

: SP Caudal 2:200 m^{3}/h

: Margen: 15 m^{3}/h

: Tiempo manual: 1 min

Tiempos:

Total proceso: 13 Cambio de fase: 1 min

Noche: 22-8 h

Temperatura de control: por la media de las sondas en masa.

Oxígeno de control: Por la media de las sondas en masa.

Temperatura inicio de proceso: 40ºC

Presión enclavamientos:

Max. 1:4000 Pa

Min. 2:0

Max. 2:500 Pa

b) Parámetros válvulas

Tiempo contrasoplado: 10 seg (presión 2 bares)

Tiempo estabilización: 120 seg

Tiempo max. lectura: 180 seg

c) Parámetros por fase

Fase A

Calentamiento Tipo de control: Oxígeno o temperatura y tiempo

Oxígeno mínimo: 14%

Temperatura de higienización: 58°C

Intervalo entre ciclos de soplado: 630 seg

Tiempo de soplado: 180 seg

Duración: 8 días

Incidencias: Debido a no alcanzar la temperatura de 58ºC, la fase se alargó (duración prevista 1 día) y se ha pasado a la fase de higienización manualmente, fijando la temperatura de higienización en 46ºC.

Fase B

Higienización Tipo de Control: Temperatura y tiempo

Temperatura mínima: 56ºC

Temperatura máxima: 58ºC

Tiempo: 24 h

Intervalo entre ciclos de soplado: 600 seg

Tiempo de soplado: 180 seg

Duración: 1 día

Incidencias

Fase C

Enfriar para compostar Tipo de control: Temperatura

Temperatura de compostaje: 51ºC

Temperatura máxima: 52ºC

Intervalo entre ciclos de soplado: 5 seg

Tiempo de soplado: 10 seg

Duración: 1 día

Incidencias

Fase D

Compostaje Tipo de control: Oxigeno o temperatura y tiempo

Oxígeno mínimo: 14%

Temperatura mínima: 50°C

Temperatura máxima: 51°C

Intervalo entre ciclos de soplado: 630 seg

Tiempo de soplado: 180 seg

Duración: 4 días

Incidencias

Fase E

Enfriar para abrir Tipo de control: Temperatura

Temperatura mínima: 35ºC

Temperatura máxima: 35ºC

Intervalo de ciclos de soplado: 480 seg

Tiempo de soplado: 300 seg

Duración: 1 noche

Incidencias 10- Seguimiento del ensayo

-: Asegurar hermetismo de la pila

-: Recogida de condensados y cuantificación 56 l

-: Recogida de lixiviados y cuantificación 150 l

-: Consumo ventiladores

: Ventilador 1: 46,3 Kwh

: Ventilador 2: 49 Kwh

-: Verificar funcionamiento instrumentación

11- Descarga de la pila

- Retirar los sacos de arena

- Desconexión de salida de aire

- Retirar la lona

- Desconexión tubo de entrada

- Retirar tubo ventilación mediante la pala

- Descargar pila

Peso total: 50.360 Kg

Tiempo: 1,5

Reducción de masa: 8,6%

Altura pila: 1,3 m

Ancho pila: 4,2 m

Largo pila: 15 m

Reducción de volumen: 13,3%

Claims

1. Procedimiento para el compostaje de residuos orgánicos caracterizado porque comprende el compostaje de dichos residuos en condiciones controladas de aireación, temperatura, tiempo, humedad y composición de gases y porque se efectúa apilando la masa de residuos orgánicos bajo una lona de material reciclable en una instalación dotada de la instrumentación necesaria para el control informático y, en caso necesario, manual, de los citados parámetros del proceso en cualquier fase del mismo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se suministra aire a la masa de residuos orgánicos por medio de un primer ventilador y se extrae el aire procedente de la masa en compostaje por medio de un segundo ventilador.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el aire extraído se hace pasar a través de un biofiltro antes de expulsarlo al exterior.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el control y seguimiento del compostaje de la masa de residuos orgánicos se realiza mediante un sistema analítico que comprende elementos de muestreo y la correspondiente instrumentación analítica, completándose dicho sistema analítico con un programa de ordenador que permite dirigir, controlar y regular de forma continua cada fase del proceso en función de los diferentes parámetros implicados en el mismo.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho sistema analítico permite medir en continuo parámetros correspondientes al aire de entrada, a la masa de residuos orgánicos, al aire de salida y al biofiltro.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque los parámetros correspondientes al aire de entrada se seleccionan entre uno o varios de los siguientes: caudal, presión temperatura, humedad y proporciones de gases seleccionados entre O_{2}, CO_{2} y NH_{3}.

7. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque los parámetros correspondientes a la masa de residuos orgánicos en proceso de compostaje se seleccionan entre uno o varios de los siguientes: temperaturas y proporciones de gases seleccionados entre O_{2}, CO_{2} y NH_{3}.

8. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque los parámetros correspondientes al aire de salida se seleccionan entre uno o varios de los siguientes: caudal, presión, temperatura, humedad, depresión y proporciones de gases seleccionados entre O_{2}, CO_{2} y NH_{3}.

9. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque los parámetros correspondientes al biofiltro se seleccionan entre uno o ambos de entre temperatura y humedad.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para su adecuado control informático se subdivide en las siguientes fases:

(A) calefacción

(B) higienización

(C) enfriamiento pre-compostaje

(D) compostaje

(E) enfriamiento para apertura del sistema con las condiciones siguientes:

(i) el ventilador de salida se encenderá y se parará respectivamente después del encendido y parada del ventilador de entrada;

(ii) durante el proceso será posible visualizar el tiempo transcurrido desde el comienzo del proceso y el tiempo correspondiente a la fase en curso.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque para llevar a cabo el proceso es preciso fijar los siguientes parámetros:

- t_{i}: intervalo de tiempo de funcionamiento entre los ventiladores de entrada y de salida expresado en minutos;

- t_{t}: tiempo total del proceso expresado en horas;

- t_{p}: tiempo de la fase de pasteurización, expresado en minutos;

- t_{c}: tiempo necesario para pasar de la fase de higienización (B) a la fase (D) de compostaje, por enfriamiento, expresado en horas;

- t_{s}: tiempo de soplado (0-999 seg);

- t_{e}: tiempo de espera entre ciclo de soplado (0-999 seg);

- CV1: caudal suministrado por el ventilador de entrada;

- CV2: caudal suministrado por el ventilador de salida;

- Fuente oxígeno: a elegir entre cinco posibles entradas o una de las intermedias.

- Fuente de temperatura: a elegir entre cinco posibles entradas o una de las intermedias.

- Oa-, Oa+, Ob-, Od-: niveles máximo y mínimo de oxígeno por fase,

- Ta, Tb+, Tb-, Tc-, Td+, Td-, Te+, Te-: niveles máximo y mínimo de temperatura para cada fase del proceso.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque el proceso se puede controlar manualmente, en caso de necesidad, en cualquiera de sus fases.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque desde el punto de vista de su ejecución a nivel práctico, el procedimiento se subdivide en tres fases operativas, a saber, una primera fase operativa de puesta en marcha del sistema, una segunda fase operativa de compostaje propiamente dicha y una tercera fase de finalización del proceso.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque dicha primera fase de puesta en marcha del proceso conlleva los siguientes pasos:

- formación de la pila a compostar

- colocación de sondas de captación de gases en la pila

- cobertura y sellado de la pila

- conexión de los ventiladores y cerrado del sistema de ventilación

- inicio del programa.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque al conectar los ventiladores y cerrar el sistema de ventilación se coloca un sistema de recogida de condensados y se conecta y comprueba el sistema de análisis para verificar su correcto funcionamiento.

16. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque dicha segunda fase operativa de compostaje propiamente dicha conlleva el control de la evolución del compostaje de la masa de residuos orgánicos mediante la medida de la temperatura y los niveles de gases en diferentes zonas de la misma por medio de sondas, vigilándose también posibles fugas de aire, nivel de lixiviados y pluviometría.

17. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque dicha tercera fase operativa de finalización del proceso conlleva los siguientes pasos:

- desconectar el sistema de ventilación,

- retirar la cubierta y las sondas de captación de gases,

- muestreo en diferentes puntos de la masa tratada para la determinación y análisis de parámetros,

- descarga, cubicado y pesado del producto final.

18. Instalación para llevar a cabo el proceso de compostaje de residuos orgánicos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 precedentes, caracterizada porque comprende, según se ilustra en la figura 1, una pila de materia prima dispuesta en forma de montículo cubierta por una lona (1) de material reciclable, que dispone de un sistema de sellado (2), provista de una zona de entrada de aire constituida por un ventilador (3) conectado a una conducción de entrada de aire (5), que atraviesa la pila de extremo a extremo por su parte inferior, y de una zona de salida de aire constituida por una conducción acodada para recoger condensados en un colector (8), conectada a un ventilador (4) de extracción de aire y a un biofiltro (6) a través del cual se pasa el aire procedente del proceso para su purificación antes de su expulsión al exterior, estando previstas en las zonas de entrada y salida del aire sendas zonas 11 y 12, respectivamente, de toma de muestras conectadas con un analizador (9) controlado por un ordenador (10), para la medida de los parámetros del procedimiento, disponiéndose para ello una serie de sondas ilustradas por (13, 14 y 15) conectadas a dicho analizador (9) y previéndose finalmente un canal de desagüe por debajo de dicha pila para permitir el drenaje de la masa en proceso de compostaje.

19. Instalación según la reivindicación 18, caracterizada porque para posibilitar el análisis de los diferentes parámetros del proceso, y según se ilustra en la figura 2, se instalan sondas en las conducciones (1' y 2') de entrada y salida del aire conectadas al analizador (9), representadas por T, H, P y C para medición de la temperatura, humedad, presión y caudal.

20. Instalación según la reivindicación 18, caracterizada porque las muestras de gases tomadas en la zona de compostaje se hacen pasar a través de un deshumidificador (DH) y por acción de una bomba (B) a través de un filtro desde el cual pasan a medidores de anhídrido carbónico (CO_{2}), oxígeno (O_{2}) y amoníaco (NH_{3}) y de ahí al analizador (9) para ser procesados en el ordenador (10).