ES2223295A1 - Procedimiento para la depuracion de purines. - Google Patents
Procedimiento para la depuracion de purines.Info
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Abstract
Procedimiento para la depuración de purines.
Procedimiento para la depuración de purines (1),
que comprende al menos una digestión biológica anaerobia (6) de
purín fresco con producción de biogás (3) y purín digerido (2); una
deshidratación de los purines (7), preferentemente por
centrifugación, obteniéndose una fracción sólida (4), y una fracción
líquida (5); y un acondicionamiento de la fracción líquida (9) que
se realiza mediante aplicación de una corriente de fluido térmico
(10), lo que produce al menos una extracción del nitrógeno
amoniacal (11) comprendido en la fracción líquida, en forma de
amoníaco gas (12), y mediante al menos un lavado ácido (13) del gas
obtenido en el paso anterior. Como productos del procedimiento se
obtienen sales de amonio (14) aplicables como abono mineral, purín
líquido (15) exento de nitrógeno, y biogás.
Description
Procedimiento para la depuración de purines.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la depuración de purines, que comprende al menos
una digestión anaerobia de purín fresco con producción de biogás;
una deshidratación de los purines, preferentemente por
centrifugación, en la que se obtiene una fracción sólida y una
fracción líquida; y un acondicionamiento de la fracción
líquida.
Los purines son residuos de las granjas con un
alto contenido en líquido y en materia orgánica, acompañada de
compuestos críticos por su repercusión agrícola, tales como
compuestos nitrogenados derivados del metabolismo de la urea.
Los purines han venido utilizándose desde hace
mucho tiempo como fertilizantes, de modo que en una explotación
agrícola-ganadera los residuos de los animales
pueden ser utilizados como fertilizantes de las extensiones
agrícolas. El problema de los purines viene derivado del exceso de
los mismos. Así, en muchas regiones donde el número de cabezas de
animales es muy elevado en comparación con la extensión de suelo de
cultivo destinada a la agricultura, se crea un excedente de purines
que deben ser gestionados de manera controlada para evitar la
contaminación por nitratos de las aguas subterráneas y su
salinización así como las emisiones atmosféricas de amoníaco por
efectos de volatilización y los malos olores.
Existen varios procedimientos para resolver el
problema del excedente y contaminación por purines. Algunos de
ellos, tal como el descrito en la patente española No. P 9601316,
consisten en disminuir la carga contaminante de los purines
mediante tratamientos físico-químicos combinados con
procesos de fermentación aerobia o anaerobia. De todos modos, este
tipo de procedimientos resultan caros y no siempre son
rentables.
Otros procedimientos consisten en concentrar los
purines secándolos hasta obtener un sólido, fácilmente
transportable y que se emplea como fertilizante. Dichos
procedimientos pueden resultar también caros porque implican el
tratamiento de grandes cantidades de gases y vapores.
Un ejemplo de procedimiento de concentración por
secado de los purines y que además comprende etapas de fermentación
anaerobia, es el descrito en la patente española No. P 9900761. En
esta patente se detalla un procedimiento que emplea como fuente de
calor un equipo de cogeneración termoeléctrica para realizar una
fermentación anaerobia de los purines y una deshidratación del
purín digerido, de donde se obtiene una fracción líquida y una
fracción sólida, siendo esta última secada conjuntamente con el
producto obtenido de la neutralización del nitrógeno amoniacal con
ácido y concentración posterior de la antes mencionada fracción
líquida.
La patente española No. P 200000539 describe un
procedimiento y una planta para el tratamiento de purines, que
consiste en la separación de las fracciones sólida y líquida del
purín, seguida de un tratamiento físico-químico de
la fracción líquida que se selecciona de entre una deserción de la
totalidad o parte del amoníaco contenido en la fracción líquida,
seguida de absorción por medio ácido; o una fijación de la
totalidad o parte del amoníaco por adición de una solución ácida,
concentrándose a sólidos la fracción líquida resultante del
tratamiento físico-químico y mezclándose con la
fracción sólida procedente de la separación, para posteriormente
secarse la mezcla hasta obtener un producto con un bajo contenido
en humedad. El procedimiento descrito en la patente No. P 200000539
permite reducir notablemente la emisión de amoníaco en las etapas de
evaporación y secado, pero debido a la complejidad de los
compuestos que constituyen los purines, puede resultar costoso el
mantenimiento de las instalaciones.
La patente española No. P 9900622 describe otro
procedimiento de higienización del purín de cerdo, en el cual una
vez digerido el purín, los gases contaminantes resultantes,
principalmente compuestos nitrogenados, son condensados o
alternativamente, sometidos a un tratamiento
físico-químico seguido de un tratamiento de
degradación biológica, conduciéndose en cualquiera de las
alternativas, a un reactor donde tiene lugar un proceso de
nitrificación por organismos quimioautotróficos.
El procedimiento para la depuración de purines
objeto de la presente invención, aporta soluciones efectivas a los
problemas planteados, obteniéndose de manera controlada productos
de alta calidad.
El procedimiento para la depuración de purines
objeto de la invención, que comprende una digestión biológica
anaerobia y una deshidratación de los purines, se caracteriza
porque el acondicionamiento de la fracción líquida resultante de la
deshidratación, se realiza mediante aplicación de una corriente de
fluido térmico, lo que produce al menos una extracción del
nitrógeno amoniacal comprendido en el purín líquido, en forma de
amoníaco gas; y mediante al menos un lavado ácido del gas obtenido
en el paso anterior, todo ello de forma que como productos del
procedimiento se obtienen al menos sales de amonio, aplicables como
abono mineral, purín líquido exento de nitrógeno y biogás.
El procedimiento está caracterizado porque la
corriente de fluido térmico es un gas o un vapor.
Según otra característica de la invención, el
lavado ácido se efectúa al menos con un ácido mineral.
De acuerdo con otra característica de la
invención, se realiza al menos una etapa de basificación
previamente a la extracción del nitrógeno amoniacal comprendido en
la fracción líquida.
Preferiblemente, la basificación de la fracción
líquida se realiza con sosa.
El procedimiento objeto de la invención está
caracterizado también porque la fracción liquida es clarificada
antes de la extracción del nitrógeno amoniacal, preferentemente por
filtración, por ultrafiltración o métodos equivalentes.
Según otra característica de la invención, el
purín fresco es acondicionado antes de la digestión biológica
anaerobia.
De acuerdo con otra característica de la
invención, en la etapa de la digestión anaerobia se añaden otros
substratos que contienen materia orgánica, para mejorar la relación
C:N de los purines y aumentar el rendimiento de la producción de
biogás.
Preferiblemente, los substratos adicionales son
acondicionados antes la etapa de digestión anaerobia.
A continuación se presenta una descripción
detallada de una forma de realización preferida, del procedimiento
para la depuración de purines según la invención, para cuya mejor
comprensión se acompaña de unos dibujos a título de ejemplo no
limitativo. En dichos dibujos, la única figura consiste en un
diagrama de bloques y procesos según el procedimiento de la
invención.
En la figura 1 adjunta puede observarse que los
purines 1, procedentes de residuos ganaderos son primeramente
acondicionados en una etapa 18, que generalmente consiste en un
macerado de los mismos o eliminación de grandes cuerpos por
filtración o decantación. Del acondicionamiento 18 se alimenta al
menos una digestión biológica anaerobia 6, de la que se obtiene un
purín digerido 2 y biogás 3. La digestión biológica anaerobia 6
permite transformar el nitrógeno de la materia orgánica en
nitrógeno inorgánico amoniacal y gran parte de la materia orgánica
volátil en el biogás 3, rico en metano. Esta digestión 6 de los
purines 1 se lleva a cabo normalmente bajo agitación y en el rango
de temperatura mesofílico (35°C), pudiéndose incrementar la
temperatura aproximadamente hasta 55°C o incluso hasta 65°C dentro
del rango termofílico, para aumentar el rendimiento en el caso que
el contenido en compuestos tóxicos no sea elevado.
De acuerdo con la figura 1, la digestión
biológica anaerobia 6 puede consistir en una primera digestión 6,
de la que el todo o una parte del purín digerido 2 sirve para
alimentar una post-digestión anaerobia 6', útil para
aumentar el rendimiento del procedimiento y para obtener cantidades
mayores de biogás 3.
También con el objetivo de maximizar el
rendimiento de cada una de las etapas posteriores y del
procedimiento en conjunto, es habitual añadir otros substratos 19
con alto contenido en materia orgánica (residuos de mataderos,
residuos de procesos industriales, etc.) en la digestión biológica
anaerobia 6, para mejorar así la relación C:N de los purines 1, y
aumentar también la producción de biogás 3. Dichos substratos 19
pueden ser previamente acondicionados en (20) para lograr una buena
mezcla con los purines 1.
La etapa de digestión 6 es importante que sea
verificada, porque permite digerir o eliminar las moléculas
orgánicas de elevado peso molecular que ocasionarían problemas en
las etapas sucesivas del procedimiento.
Seguidamente después de la digestión 6 y
eventualmente 6', los purines digeridos 2 son tratados en una etapa
de deshidratación 7, que suele realizarse preferentemente por
centrifugación, obteniéndose una fracción sólida del purín 4 y una
fracción líquida del purín 5.
La fracción sólida 4 podrá ser utilizada para
operaciones de valorización posterior, por ejemplo para producción
de compost. Generalmente, la mencionada fracción sólida 4 será
reunida con la fracción liquida 5 una vez esta última ha sido
tratada o acondicionada en (9), para ser aplicada al campo por los
agricultores-ganaderos, en calidad de riego orgánico
acondicionador de suelos de cultivos.
En el procedimiento para la depuración de purines
1 objeto de la presente invención, y según puede apreciarse en los
dibujos adjuntos, el acondicionamiento 9 de la fracción líquida del
purín 5, se realiza mediante al menos una extracción 11 del
nitrógeno amoniacal del purín líquido 2, en forma de amoníaco gas
12, por aplicación de una corriente de fluido térmico 10. Después
de la extracción 11, para obtener el gas rico en amoníaco 12 se
procede a un lavado ácido 13, preferentemente con un ácido mineral
21. De esta forma, el amoníaco gas 12 es transformado en sales de
amonio 14 útiles como abono mineral.
Previamente a la extracción 11, se ha observado
que resulta beneficioso clarificar el purín líquido 5 en una etapa
de clarificado 17, que consiste en una filtración o incluso una
ultrafiltración. Los residuos sólidos o semisólidos 8, que
eventualmente se produzcan en la mencionada etapa 17, tienen
idéntica consideración que la fracción sólida 4.
Otra etapa previa a la extracción 11 consiste en
la basificación 16 de la fracción liquida del purín 5, que se lleva
a cabo con una base fuerte 22, preferentemente sosa, aunque
evidentemente pueden emplearse soluciones básicas equivalentes. Por
medio de la basificación 16 previa, se promueve la extracción del
amoníaco disuelto en el líquido a amoníaco en estado gaseoso.
La extracción 11 por aplicación de fluido térmico
10 se realiza por aplicación de gas un caliente, o por aplicación
de aire o incluso aire con bajo contenido en oxígeno o por
aplicación de vapor de agua. La extracción 11 del amoníaco gas 12
se realiza empleando las técnicas conocidas de transferencia de
materia como la destilación, la desorción térmica, el arrastre de
gas, etc. Además del amoníaco gas 12, del procedimiento objeto de
la invención se obtiene un purín líquido exento o limpio de
nitrógeno 15, que reunido junto con la fracción sólida 4 y los
residuos sólidos o semisólidos 8, es aplicable al campo en calidad
de riego orgánico acondicionador de suelos de cultivos.
Después de la etapa de extracción 11, el gas rico
en amoníaco 12 es lavado 13 con el ácido mineral 21. Dicha
operación de lavado 13 incluye los procedimientos de absorción,
condensación, disolución, etc, que permiten obtener las sales de
amonio correspondientes. Generalmente se emplea como ácido mineral
21, sin menoscabo de otros ácidos posibles, el ácido sulfúrico, por
lo que en este caso el abono mineral obtenido está en forma de
sulfato de amonio, que es un abono mineral y reconocido de amplio
uso en los cultivos.
Se prevé que el gas 25 que no es introducido en
la etapa de lavado 13, reciba, en caso de ser necesario por los
requerimientos medioambientales, un tratamiento 23 adecuado y común
de purificación, limpieza y despresurización, antes de poder ser
liberado a la atmósfera.
También se contempla la recirculación 24 de una
parte del producto obtenido del lavado 13 hacia la etapa de
extracción, para aumentar, de esta forma, el rendimiento de la
misma.
Con el procedimiento para la depuración de
purines 1 objeto de la invención, se obtienen sales de amonio 14
aplicables como abono mineral, en cualquiera de sus formas útiles
para los cultivos. Así por ejemplo se obtiene, entre otros
posibles, un fertilizante mineral que consiste en una solución de
sulfato amónico con un contenido en nitrógeno del 10% en peso.
También se obtiene purín 15 exento de nitrógeno, y biogás 3.
Además, con la combinación de una etapa de digestión anaerobia 6 y
el acondicionamiento 9 de la fracción líquida 5 del purín, se
consigue eliminar los efectos nocivos sobre el medio ambiente,
provocados por una inadecuada gestión de los purines 1.
Claims (9)
1. Procedimiento para la depuración de purines
(1), que comprende al menos una digestión biológica anaerobia (6)
de purín fresco con producción de biogás (3) y purín digerido (2);
una deshidratación de los purines (7), preferentemente por
centrifugación, obteniéndose una fracción sólida (4) y una fracción
líquida (5); y un acondicionamiento de la fracción líquida (9),
caracterizado porque el acondicionamiento de la fracción
líquida se realiza mediante aplicación de una corriente de fluido
térmico (10), lo que produce al menos una extracción del nitrógeno
amoniaca) (11) comprendido en la fracción líquida, en forma de
amoníaco gas (12); y mediante al menos un lavado ácido (13) del gas
obtenido en el paso anterior, todo ello de forma que como productos
del procedimiento se obtienen al menos sales de amonio (14)
aplicables como abono mineral, purín líquido (15) exento de
nitrógeno y biogás.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la corriente de fluido térmico (10) es
un gas o un vapor.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el lavado ácido
(13) se efectúa al menos con un ácido mineral.
4. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
previamente a la extracción del nitrógeno amoniacal (11)
comprendido en la fracción líquida (5), se realiza al menos una
etapa de basificación (16).
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la basificación (16) de la fracción
líquida (5) se realiza preferentemente con sosa.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el purín
líquido (5) es clarificado (17) antes de la extracción del
nitrógeno amoniacal (11) comprendido en él, preferentemente por
filtración o ultrafiltración.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el purín
fresco (1) es acondicionado (18) antes de la digestión biológica
anaerobia (6).
8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a
7, caracterizado porque en la etapa de digestión anaerobia
(6) se añaden otros substratos (19) que contienen materia orgánica,
para mejorar la relación C:N de los purines y aumentar el
rendimiento de biogás (3).
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque los substratos adicionales (19) son
acondicionados (20) antes la etapa de digestión anaerobia (6).
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200301925A ES2223295B1 (es) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | Procedimiento para la depuracion de purines. |
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| ES200301925A ES2223295B1 (es) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | Procedimiento para la depuracion de purines. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2223295A1 true ES2223295A1 (es) | 2005-02-16 |
| ES2223295B1 ES2223295B1 (es) | 2006-04-16 |
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- 2003-08-08 ES ES200301925A patent/ES2223295B1/es not_active Expired - Fee Related
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