ES2209613B2 - PROCEDURE FOR THE BIOMETANIZATION OF URBAN SOLID WASTE, AND INSTALLATION FOR THE PRACTICE OF SUCH PROCEDURE. - Google Patents
PROCEDURE FOR THE BIOMETANIZATION OF URBAN SOLID WASTE, AND INSTALLATION FOR THE PRACTICE OF SUCH PROCEDURE.Info
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Abstract
Procedimiento para la biometanización de residuos sólidos urbanos, e instalación para la puesta en práctica de dicho procedimiento. El procedimiento se caracteriza porque la fracción orgánica de dichos residuos recibe un pretratamiento húmedo, seguido de la operación de digestión anaeróbica, continuando con la deshidratación del residuo digerido y con el almacenamiento del biogás. La fracción orgánica antes de su digestión se criba y sedimenta para separar las impurezas, y la suspensión digerida es luego deshidratada en una centrífuga separándose en una fracción sólida y en una líquida. La instalación comprende básicamente un alimentador para los equipos de tratamiento húmedo, un sistema mecánico para separar impurezas, medios para pasar la suspensión desde un tanque al digestor, un gasómetro, un intercambiador de calor que precalienta la suspensión en su entrada al digestor, y un sistema de deshidratación que comprende luna centrífuga que separa la suspensión en una fracción sólida y una líquida.Procedure for the biomethanization of urban solid waste, and installation for the implementation of said procedure. The procedure is characterized in that the organic fraction of said waste receives a wet pretreatment, followed by the anaerobic digestion operation, continuing with the dehydration of the digested residue and with the storage of the biogas. The organic fraction before digestion is screened and sedimented to separate the impurities, and the digested suspension is then dehydrated in a centrifuge separating into a solid fraction and a liquid one. The installation basically comprises a feeder for the wet treatment equipment, a mechanical system for separating impurities, means for passing the suspension from a tank to the digester, a gasometer, a heat exchanger that preheats the suspension at its entrance to the digester, and a dehydration system comprising a centrifugal moon that separates the suspension into a solid and a liquid fraction.
Description
Procedimiento para la biometanización de residuos sólidos urbanos, e instalación para la puesta en práctica de dicho procedimiento.Waste Biomethanization Procedure urban solids, and installation for the implementation of said process.
La eliminación de residuos sólidos urbanos supone hasta el presente un grave problema medioambiental.The disposal of urban solid waste It is a serious environmental problem so far.
Para el tratamiento y clasificación de residuos, tanto para los domésticos como para los industriales, se emplean generalmente dispositivos de clasificación destinados a la separación de los diferentes tipos de residuos y comprendiendo dispositivos de trituración, de cribado, de separación y de clasificación manual.For waste treatment and classification, both for domestic and industrial, are used generally sorting devices intended for separation of the different types of waste and understanding crushing, screening, separation and manual sorting
Los sistemas de reciclado actuales resultan insuficientes por cuanto siempre dejan un residuo bastante elevado de la cantidad de materia tratada, resultando en algunos casos mayoritaria la materia no reciclada.Current recycling systems result insufficient because they always leave a fairly high residue of the amount of matter treated, resulting in some cases Majority of non-recycled material.
También se ha utilizado un procedimiento, para la separación de los componentes orgánicos de los residuos, en el que los componentes ligeros deben ser separados de la mezcla de residuos por soplado con aire sin trituración previa y transportarlos a un tanque con agua, donde las materias pesadas se sedimentan mientras que las materias en suspensión son transportadas por medio de una ligera corriente a un dispositivo de descarga.A procedure has also been used, for the separation of organic components from waste, in the that the light components must be separated from the mixture of waste by air blowing without prior crushing and transport them to a tank with water, where heavy materials are sediment while suspended materials are transported by means of a light current to a discharge device.
Este procedimiento de digestión anaeróbica, prevé tratar la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos obtenida en una fase de pretratamiento previa a la digestión, y comprende cuatro etapas principales: pretratamiento húmedo de la fracción orgánica, digestión anaeróbica, deshidratación del residuo digerido, y almacenamiento del biogás.This anaerobic digestion procedure, plans to treat the organic fraction of urban solid waste obtained in a pre-digestion pretreatment phase, and It comprises four main stages: wet pretreatment of the organic fraction, anaerobic digestion, dehydration of the residue digested, and storage of biogas.
Con este procedimiento se consigue una elevada eficiencia en la separación de las impurezas de la fracción orgánica que garantiza una digestión sin problemas y permite la posibilidad de utilizar la suspensión ya digerida, directamente como líquido fertilizante, o los sólidos, después de la deshidratación, como compost fresco o como compost final después de madurar mediante un proceso post-compostaje.This procedure achieves a high efficiency in the separation of impurities from the fraction organic that guarantees a digestion without problems and allows the possibility of using the suspension already digested, directly as a fertilizing liquid, or solids, after dehydration, as fresh compost or as final compost after mature through a post-composting process.
Es característico y ventajoso en este procedimiento recircular el agua utilizada en el mismo, y utilizar parte del biogás producido para su inyección a presión en el interior del digestor para obtener la agitación de la suspensión.It is characteristic and advantageous in this procedure recirculate the water used in it, and use part of the biogas produced for injection under pressure in the inside the digester to get the agitation of the suspension.
En este procedimiento se ha previsto un sistema de seguridad que previene un exceso de presión de gases, y se obtiene un biogás con una concentración de H_{2}S por debajo de los límites aceptados por los motores de biogás.In this procedure a system is planned safety which prevents excess gas pressure, and it obtains a biogas with a concentration of H2S below the limits accepted by biogas engines.
La instalación utilizada para la puesta en práctica de este procedimiento presenta un bajo coste de mantenimiento debido a su simplicidad, un bajo consumo de energía eléctrica, y comprende aparatos y dispositivos fáciles de reemplazar.The installation used for commissioning practice of this procedure has a low cost of maintenance due to its simplicity, low energy consumption electrical, and includes easy to use devices and devices replace.
El biogás generado es aprovechable para diversas aplicaciones. Dicho biogás genera la energía térmica necesaria para mantener el funcionamiento del procedimiento, y el excedente se puede envasar y distribuir o bien canalizarlo fuera de la instalación. También se puede utilizar este biogás para la producción de electricidad.The generated biogas is usable for various Applications. Said biogas generates the thermal energy necessary to maintain the operation of the procedure, and the surplus is you can package and distribute or channel it out of the installation. You can also use this biogas for electricity production.
Seguidamente se detallan las etapas de este procedimiento y la instalación para su puesta en práctica, acompañándose dos hojas de dibujos mediante los cuales se facilitará la explicación correspondiente.The stages of this are detailed below procedure and installation for implementation, accompanying two sheets of drawings by means of which provide the corresponding explanation.
En la figura única dividida en las dos hojas de dibujos se representa esquemáticamente un ejemplo de instalación para la biometanización de residuos sólidos urbanos.In the single figure divided into the two sheets of drawings schematically an installation example for the biomethanization of urban solid waste.
Según el procedimiento, en el pretratamiento húmedo de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos se mezcla y homogeneiza la fracción orgánica, y luego se criba y sedimenta para separar las impurezas.According to the procedure, in the pretreatment wet of the organic fraction of urban solid waste is mix and homogenize the organic fraction, and then screen and sediment to separate impurities.
La instalación comprende un alimentador (1), formado por transportadores a base de cintas (2), y un distribuidor (3) que alimenta a un equipo mezclador-homogeneizador mecánico de varias unidades (4), tipo Hydra-púlper, que trabajan en secuencia y que pone en suspensión acuosa homogénea la fracción orgánica mediante un mezclado enérgico, utilizando agitadores verticales (4'), con agua (5) del procedimiento recirculada y procedente por bombeo desde un tanque pulmón (5') a través del conducto (5''). El conducto (5''') conduce a la planta de tratamiento de aguas residuales, y con la referencia (31) se indica la entrada de agua procedente de la red.The installation comprises a feeder (1), formed by conveyors based on belts (2), and a distributor (3) that feeds a team multi-unit mechanical mixer-homogenizer (4), Hydra-pulper type, which work in sequence and which puts the organic fraction in homogeneous aqueous suspension by vigorous mixing, using vertical stirrers (4 '), with water (5) of the recirculated procedure and from pumping from a lung tank (5 ') through the duct (5' '). He duct (5 '' ') leads to the water treatment plant residual, and with the reference (31) the water inlet is indicated coming from the network.
Asimismo, a continuación comprende la instalación un sistema mecánico (6) para separar impurezas que incluye un recipiente o tanque (7) que es atravesado longitudinalmente por la suspensión: una criba húmeda (8) en disposición inclinada, y con rastrillo limpiador de la misma, que tamiza materiales de gran tamaño; y un sedimentador (9) donde se depositan las impurezas y de donde se extraen los materiales pesados de tamaño menor, el cual funciona en flujo no estacionario, comprendiendo, además, sendas prensas-tornillo (10) inclinadas para transportar el material separado de las dos fracciones, compactado y deshidratado, hasta una cinta transportadora (11) desde donde es descargado el material a un contenedor (12). El agua extraída en el compactado vuelve al procedimiento por un conducto (7').Also, below includes the installation a mechanical system (6) to separate impurities that includes a container or tank (7) that is crossed longitudinally through the suspension: a wet sieve (8) in inclined arrangement, and with cleaning rake thereof, which sieves large materials; and a settler (9) where deposit impurities and where materials are extracted heavy, smaller size, which works in non-stationary flow, also comprising screw-press paths (10) inclined to transport the material separated from the two fractions, compacted and dehydrated, up to a tape conveyor (11) from which the material is unloaded to a container (12). The water extracted in the compacted returns to the duct procedure (7 ').
Siguiendo con el procedimiento, la suspensión libre de impurezas pasa a un tanque desde el que se alimenta el digestor (con precalentamiento de la suspensión del residuo) donde se efectúa una mezcla para la homogeneización completa de la suspensión, y donde se desarrollan simultáneamente los procesos de hidrólisis y metanogénesis, realizándose la digestión bajo condiciones mesofílicas a una temperatura de 37ºC aproximadamente, y estando equipado el digestor con un sistema de seguridad de gases.Following the procedure, the suspension free of impurities passes to a tank from which the digester (with preheating of the residue suspension) where a mixture is made for the complete homogenization of the suspension, and where the processes of simultaneously develop hydrolysis and methanogenesis, performing low digestion mesophilic conditions at a temperature of approximately 37 ° C, and the digester being equipped with a safety system of gases
Para ello la instalación comprende un tanque (13) de bombeo que recibe la suspensión desde el sistema mecánico (6) de separación de impurezas y que mediante una bomba de husillo (14) pasa a alimentar al digestor (15) aislado térmicamente y provisto de acceso, siendo opcional la intercalación de un tanque pulmón (13') provisto de un sistema de agitación para homogeneizar la suspensión, con el fin de alimentar el digestor (15) de forma continuada, por ejemplo de lunes a sábado las veinticuatro horas. También comprende la instalación un gasómetro (16) de gran capacidad con el que se controlarán las variaciones en la producción de biogás evitando el redimensionado de la capacidad de los motores (17) de cogeneración, indicándose con (17') la salida para el consumo interno de la instalación y con (17'') la salida hacia la red pública.For this, the installation includes a tank (13) pumping that receives the suspension from the mechanical system (6) impurity separation and that by means of a spindle pump (14) passes to feed the digester (15) thermally isolated and provided with access, the interleaving of a tank being optional lung (13 ') provided with a stirring system to homogenize the suspension, in order to feed the digester (15) so continued, for example from Monday to Saturday twenty-four hours. The installation also includes a large gasometer (16) capacity with which variations in the biogas production avoiding the resizing of the capacity of the cogeneration engines (17), indicating with (17 ') the output for the internal consumption of the installation and with (17 '') the output To the public network.
La agitación en el interior del digestor (15) se realiza reinyectando a presión, (aproximadamente de 3 bar) mediante tuberías verticales (18) introducidas circularmente en el mismo, parte del biogás producido (19) obteniendo el movimiento del líquido por convección. El precalentamiento de la suspensión contenida en el digestor (15), hasta la temperatura del procedimiento, se realiza mediante un intercambiador de calor (20) por el que circula continuamente la suspensión bombeada a través de la bomba de recirculación (21) del digestor, el cual está equipado con un medidor de temperatura (no representado) que controla el flujo de agua caliente circulante por el intercambiador de calor (20).Stirring inside the digester (15) is performs pressure reinjection, (approximately 3 bar) by vertical pipes (18) circularly inserted therein, part of the biogas produced (19) obtaining the movement of the convection liquid Preheating the suspension contained in the digester (15), up to the temperature of the procedure, is performed by a heat exchanger (20) through which the pumped suspension continuously circulates through the recirculation pump (21) of the digester, which is equipped with a temperature meter (not shown) that controls the hot water flow circulating through the heat exchanger (twenty).
El material fresco proveniente del pretratamiento se mezcla con el material recirculado, a la salida del intercambiador de calor (20), antes de ser introducido en el digestor (15) evitando así cambios bruscos en la temperatura y acelerando el inicio de la fermentación del material añadido.Fresh material from pretreatment is mixed with the recirculated material, at the exit of the heat exchanger (20), before being introduced into the digester (15) thus avoiding sudden changes in temperature and accelerating the start of fermentation of the added material.
El digestor (15) está equipado con sondas (no representadas) de nivel de llenado y de presión del material y del gas, y comprende un sistema de seguridad para prevenir un exceso de presión el cual consta básicamente del gasómetro (16) de membrana, de una antorcha (22), y de una válvula (23) que permitiría un escape de emergencia a la atmósfera.The digester (15) is equipped with probes (no represented) of filling level and pressure of the material and the gas, and comprises a safety system to prevent excess of pressure which basically consists of the membrane gasometer (16), of a torch (22), and of a valve (23) that would allow a emergency escape to the atmosphere.
La instalación podría ampliarse con un segundo digestor (15').The installation could be extended with a second digester (15 ').
Siguiendo con el procedimiento, la suspensión digerida pasa directamente del digestor al sistema de deshidratación de los sólidos donde la suspensión es centrifugada, previo añadido de una solución de floculante (polímero), separándose en una fracción sólida y una líquida, pudiéndose usar la fracción sólida como compost, y la líquida se almacena para ser utilizada en el mismo procedimiento.Following the procedure, the suspension digested passes directly from the digester to the system dehydration of solids where the suspension is centrifuged, after adding a solution of flocculant (polymer), separating into a solid and a liquid fraction, being able to use the solid fraction as compost, and the liquid is stored to be used in the same procedure.
Para ello, en la instalación, la suspensión digerida es extraída desde el fondo del digestor (15) por una tubería (15A) mediante una bomba de husillo (24) y enviada directamente al sistema de deshidratación (25) de los sólidos que comprende una centrífuga (26) y que incluye equipos de dosificación de antiespumante (27) y de estabilización de la dureza del agua (28), separándose la suspensión en una fracción sólida (26') y en una líquida (26'') que se almacena temporalmente en el tanque pulmón (5') para ser utilizada al principio del procedimiento o para la limpieza de los equipos de pretratamiento. La fracción sólida (26') pasa por la cinta (26'A) a la planta de compostaje.To do this, in the installation, the suspension digested is extracted from the bottom of the digester (15) by a pipe (15A) by means of a spindle pump (24) and sent directly to the dehydration system (25) of the solids that It comprises a centrifuge (26) and that includes dosing equipment defoamer (27) and water hardness stabilization (28), the suspension being separated into a solid fraction (26 ') and in a liquid (26 '') that is temporarily stored in the tank lung (5 ') to be used at the beginning of the procedure or for cleaning pretreatment equipment. Fraction solid (26 ') passes through the belt (26'A) to the plant composting
Para mejorar la eficacia de la separación de la suspensión se añade una solución floculante (polímero) (32) justo antes de la entrada en la centrífuga (26).To improve the efficiency of separation of the suspension is added a flocculant solution (polymer) (32) just before entering the centrifuge (26).
Parte del efluente líquido se recircula como agua en las unidades mezcladoras-homogeneizadoras (4) mediante la bomba (4'').Part of the liquid effluent is recirculated as water in the mixer-homogenizer units (4) by the pump (4``).
La instalación puede ampliarse con la inclusión de una segunda centrífuga (26A).The installation can be extended with the inclusion of a second centrifuge (26A).
Según el procedimiento, finalmente se almacena temporalmente el biogás en el gasómetro (16) con una humedad de un 2% aproximadamente, un contenido de metano entre el 50 y el 70%, siendo el resto CO_{2} y unos contenidos en H_{2}S variables y normalmente inferiores a 700 ppm, pasando el biogás por un sistema de secado antes de su valorización.According to the procedure, it is finally stored temporarily the biogas in the gasometer (16) with a humidity of one About 2%, a methane content between 50 and 70%, the remainder being CO 2 and some contents in H 2 S variables and normally below 700 ppm, passing the biogas through a system drying before recovery.
En la instalación el gasómetro (16) para almacenamiento es sin presión y se llena mediante un compresor (29) y se vacía por presión mediante dos líneas de tuberías independientes (30). Utiliza una membrana sintética reforzada y protegida dentro de una cubierta metálica exterior que presenta una puerta para inspección, un indicador óptico de nivel, un control electrónico de nivel y un equipo de seguridad formado por la válvula de sobrepresión (23) y una alarma.In the installation the gasometer (16) for storage is without pressure and is filled by a compressor (29) and is emptied by pressure through two lines of pipes independent (30). It uses a reinforced synthetic membrane and protected inside an outer metal cover that has a inspection door, an optical level indicator, a control electronic level and a security team formed by the overpressure valve (23) and an alarm.
La invención, dentro de su esencialidad, puede ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba. Podrá, pues, realizarse este procedimiento con los medios y dispositivos más adecuados y con los componentes y accesorios más convenientes, pudiendo los elementos indicados ser sustituidos por otros técnicamente equivalentes, por quedar todo ello comprendido dentro de las reivindicaciones.The invention, within its essentiality, can be put into practice in other embodiments that differ in detail from that indicated by way of example and at which will also achieve the protection sought. May, therefore, perform this procedure with the means and devices more suitable and with the most convenient components and accessories, being able to replace the indicated elements with others technically equivalent, because it is all included within of the claims.
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