ES2233164B1 - Procedimiento de depuracion integral de efluentes con alto contenido de materia organica. - Google Patents
Procedimiento de depuracion integral de efluentes con alto contenido de materia organica.Info
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Abstract
Procedimiento de depuración integral de efluentes con alto contenido de materia orgánica que comprende el desbaste y homogeneización del efluente y su mezcla con flóculos obtenidos posteriormente durante el proceso; la coagulación en medio ácido, mediante la adición de un aditivo básico, elevación brusca del pH, provocando una coagulación en medio básico además de una desinfección total; una separación de sólidos y líquidos mediante un elemento separador; decantación de la fase líquida; primera centrifugación; elevación de la temperatura de la fase líquida; separación de volátiles mediante aireación y lavado de gases; neutralización del pH; floculación y nueva decantación; segunda centrifugación; filtrado mediante filtros sucesivos de anillas, arena, arcilla y carbón activo; secado de los fangos generados; carbonizado de los fangos.
Description
Procedimiento de depuración integral de efluentes
con alto contenido de materia orgánica.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la depuración integral de efluentes con alto
contenido de materia orgánica, concretamente aplicable en las
granjas de porcino, bovino y avícola, mataderos e industrias
cárnicas, lácteas, vinícolas, aguas residuales domésticas y
cualquier otro tipo de aguas que tengan un alto contenido de
materia orgánica, consiguiendo calidades de agua depurada capaces
de permitir su vertido a cauces públicos, su evaporación o
reutilización en limpieza o riegos agrícolas, cumpliendo en todo
caso los parámetros exigidos por la legislación vigente.
Por parte del solicitante se tiene conocimiento
de la existencia en la actualidad de una gran cantidad de
procedimientos destinados al tratamiento de aguas residuales, los
cuales se encuentran parcialmente reflejados en un número
indeterminado de patentes relativas a sus procedimientos, máquinas y
aparatos utilizados de forma general para la obtención del fin
perseguido.
Sin embargo el solicitante, después de realizar
un estudio exhaustivo de la información que obra en su poder, no
conoce la existencia de un procedimiento que permita el tratamiento
de aguas residuales, concretamente destinado a la depuración de
vertidos con alto contenido de materia orgánica, que pueda dar como
resultado la configuración de una instalación que con posterioridad
a tratar los efluentes, permita su reutilización en limpieza de la
propia instalación causante del efluente, utilización de la misma
en riegos agrarios, pueda ser evaporada sin riesgos ambientales
atmosféricos y permita su vertido a cauce público, cumpliendo con
todos los parámetros mínimos exigidos por la normativa vigente en
la materia.
Además los fangos, lodos y demás materia sólida,
que lleve en suspensión, tienen un tratamiento que les faculta para
ser utilizados como abono organomineral desinfectado y
homogeneizado, o posteriormente desecado convertido en fertilizante
estabilizado, o carbonizado en horno para obtener carbón con
destino sustrato agrario, biomasa para la obtención de energía o
carbón activo para filtración en la propia depuradora o
comercializado para terceros.
El nuevo procedimiento para la depuración de
vertidos con alto contenido de materia orgánica que la invención
propone, constituye por sí sólo una evidente novedad dentro del
área en la cual se incorpora, ya que con independencia de las
reglamentaciones y limitaciones que actualmente se aplican para el
vertido y riego con purines y vinazas que pueden ocasionar cierres
de las instalaciones o tener que efectuar pagos elevados en multas
y cánones por realizar vertidos incontrolados o sin cumplir los
mínimos establecidos, permite una reutilización del agua, una
rentabilización de la materia orgánica en suspensión y un ahorro en
la gestión de los efluentes y en la eliminación de cadáveres de
granjas y mataderos, logrando mejor sanidad en estas instalaciones,
a la vez que reduce el nivel de lixiviados en el terreno, al
eliminar los enterramientos.
De forma más concreta, el nuevo procedimiento
para la depuración de vertidos con alto contenido de materia
orgánica, objeto de la invención, está constituido a partir de las
siguientes etapas:
- Desbaste y homogeneización
- Descenso de pH. Coagulación ácida
- Desinfección. Coagulación básica mediante
elevación de pH
- Separación de fases.
- Floculación opcional con polielectrolito
propio.
Decantación
- Centrifugación de lodos mediante decanter
- Elevación de la temperatura de la fase
líquida
- Separación de volátiles mediante aireación
- Neutralización del pH
- Floculación y nueva decantación
- Centrifugación
- Filtración con anillas
- Filtración con arena
- Filtración con arcillas y otros
- Filtración con carbón activo.
- Secado de los sólidos
- Carbonizado de los lodos y estiércoles secados
con lavado de gases.
Con la utilización del sistema de la invención en
la depuración integral de efluentes en explotaciones agropecuarias
se obtienen las siguientes ventajas:
- El estiércol obtenido conserva más del 90% de
materia orgánica
- Está exento de patógenos, totalmente
desinfectado
- Exento de olores
- Con textura manejable para su esparcimiento en
el terreno agrario, y fácilmente envasable, como abono
orgánico.
- Utilizable como combustible
- Tras su carbonización, puede usarse como
sustrato, como filtro tras su activación y como biomasa.
- Se le puede incorporar la materia orgánica
procedente de los cadáveres, que se produzcan en la
explotación.
- Estas aplicaciones reducen o eliminan los
costes de retirada y almacenamiento.
- Reutilización del agua en las labores de la
explotación, resultando una mejora sustancial del ambiente en el
interior de las naves.
- Esta recirculación continua reduce la emisión
de gases al minimizar la putrefacción, aumentando la sanidad.
- Utilización del agua para riego, estando exenta
de microorganismos y con control de la cantidad de nitrógeno.
- Se puede llegar a un vertido a cauce público,
cumpliendo con los parámetros de calidad exigidos.
- Se obtiene un agua que se puede evaporar en un
sistema de cogeneración, sin emisiones a la atmósfera.
- Los gases de combustión se utilizan en la
neutralización de la fase líquida.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques del
procedimiento de la invención.
La figura 2 muestra un esquema de instalación
para poner en práctica el procedimiento de la invención.
El efluente procedente de la explotación que se
trate (1) es conducido a la operación de desbaste (A) y
homogeneización (B) que se realiza mediante una rejilla de desbaste
(2), con el objeto de eliminar los posibles restos de papel, paja,
cartón, materiales constructivos y de instalaciones y pequeños
animales cadáveres. El efluente se vierte a una balsa (3) donde se
homogeneiza mediante un agitador (4).
Mediante una bomba (5) se eleva por una tubería
el efluente hacia un reactor (8). En la conducción se inyecta (C)
una sal férrica procedente de un depósito instalado para tal fin
(6), dotado de bomba dosificadora (7), con lo que se produce un
descenso del Ph a valores ácidos, provocando una coagulación ácida.
Proceso controlado mediante un pHmetro, no representado.
Una vez en el reactor (8), provisto de un
agitador (9), se le agrega hidróxido cálcico, procedente mediante
bombeo (10) de un depósito (11) en el que se diluye (D) el
hidróxido cálcico, alimentado por un tornillo (12) desde un silo
(13), con agua de recirculación, elevando el pH de la masa a
valores básicos, consiguiendo la desinfección de todo el influente
y una coagulación básica, siendo el proceso controlado mediante
pHmetro, no representado.
La mezcla obtenida se bombea (14) a un separador
de sólidos (15), mediante el cual se separa la fase sólida (SS) ya
desinfectada, depositándola en una era (15a), de la líquida, que se
bombea al decantador primario a través de una conducción
hidráulica.
En esta conducción se inyecta (E) opcionalmente,
en función del tipo de agua residual, un polielectrolito preparado
en un depósito (16) destinado para tal cometido, dotado de agitador
(17) en el que se diluye con agua de salida de la depuradora,
provisto de bomba dosificadora (18).
En el decantador primario (19) se mantiene
durante un tiempo de estancia suficiente para producir una total
desinfección, una coagulación y floculación efectiva y una
degradación de los compuestos amoniacales no precipitados, para
conseguir que el nitrógeno amoniacal pase a hidróxido amónico.
Los lodos precipitados se extraen mediante
válvula de descarga (20) y por medio de una bomba de lodos (21) se
envían a centrifugación en un decanter (22), en el cual se separan
los lodos (F) con un gran porcentaje de humedad, que se depositan
en la era (22a), de los líquidos (G), que se utilizan en la dilución
de hidróxido cálcico y el sobrante se recircula en el reactor.
Desde el primer decantador se conduce la fase
líquida por rebose hasta una balsa si su destino fuera riego
agrícola, o se continúa a un depósito calorifugado (23) en el que
hay situado un intercambiador de calor (24). La elevación de
temperatura (H) de la masa líquida mediante el intercambiador,
provoca una separación del hidróxido amónico y otros compuestos
solubles volátiles.
Desde este depósito se bombea (25) la masa hasta
hacerla caer en forma de lluvia desde el extremo superior del
depósito (26) que contiene un relleno biológico. En el tercio
inferior del depósito se encuentra un equipo aireador (27), que
está en contracorriente a la caída de agua, provocando que la
corriente de aire producida elimine (I) los componentes volátiles
expulsándolos fuera del circuito, siendo depurados mediante un
filtro de carbón activo (28), situado en la salida superior y
enviados los no adsorbidos al lavado de gases (49), además de
conseguir disminuir la DQO con el aporte de aire realizado.
La fase líquida recogida en la base del depósito,
se bombea (29) hacia el segundo decantador y en la conducción se
introduce un venturi y una electroválvula, junto con la sonda de un
pHmetro. Se realiza la neutralización (J) (30) de la masa líquida
con el aporte de dióxido de carbono procedente de los gases de
combustión de un motor de explosión (30a). El pHmetro controla la
electroválvula para permitir o evitar el paso de dióxido de carbono
en función del pH consignado. En el caso de que no funcione el
motor, se aplicaría mediante bombona o se añadiría ácido fosfórico
y derivados.
En la misma conducción se incorpora opcionalmente
un polielectrolito y se introduce la masa en el segundo decantador
(31), dónde permanecerá el tiempo de estancia adecuado para que se
produzca la floculación y decantación de las sales que precipitan
tras la neutralización del pH. Los fangos se envían a través de una
válvula (32) en el extremo inferior del decantador, mediante una
bomba de lodos (33) a centrifugación (K) en el decanter (34). Los
lodos (L) obtenidos se envían a la era y la fase líquida se
reintroduce en el decantador (31).
Por rebose, se conduce la masa líquida obtenida,
que en este momento ya es utilizable en labores de limpieza de la
explotación, a un filtro de anillas (35), posteriormente se bombea
(36) a través de un filtro de arena (37), para impulsarla (38)
después por un filtro de arcillas y otros adsorbentes (39), que
reducirán el amoniaco y algunas sales solubles, disminuyendo los
valores de conductividad y DQO.
Por último, se bombea (40) a través de un filtro
de carbón activo (41), que reducirá la existencia de compuestos
solubles causantes de malos olores y por tanto reducirá la DQO y la
conductividad.
El efluente final (M) es apto para riego (con
pocos nutrientes ya), reutilización en labores de limpieza de la
explotación, vertido a cauce público o para introducir en un
sistema de cogeneración, evaporándola sin provocar nuevos problemas
ambientales.
Para tratar los sólidos, esto es, los fangos
procedentes de las decantaciones y de la separación de sólidos, e
incluso permitir la eliminación por medio del procedimiento de la
invención de los cadáveres que se generan en las explotaciones
agropecuarias, se dispone un secadero (42), provisto de una
picadora (42a) en el caso de que se deseen eliminar cadáveres, que
posee una fuente de calor autónoma o procedente de un equipo de
cogeneración (42b).
La materia orgánica se introduce, previo
centrifugado en un decánter no representado, en el cuerpo del
secadero a través de una tolva de carga (43) y se calienta mediante
los gases procedentes de la combustión del motor de explosión. El
intercambio de calor se favorece con la existencia de material
inerte situado en el interior de la carcasa del secadero y el
movimiento rotatorio de las piezas existentes (44). Mediante un
sistema de ciclones (45) se extrae la materia orgánica seca, que se
deposita en vagonetas (46), separándola de los gases producidos que
se conducen por un filtro de mangas al lavado de gases (49). El
material inerte se queda en el interior del secadero y tiene su
propia salida en la parte inferior del secadero, para su
sustitución. El nivel de humedad se reduce al 15%, y el líquido
obtenido en la centrifugación se puede reutilizar en las diluciones
de aditivos y recirculando el excedente a la recepción y/o al
propio decantador.
La materia orgánica seca obtenida, depositada en
vagonetas se introduce en el horno carbonizador (47). El calor
inicial necesario se obtiene por aporte externo autónomo o
procedente de la combustión de motores de explosión en un sistema
de cogeneración. Posteriormente la reacción es exotérmica y no
necesita más energía térmica. Se produce la destilación de
volátiles que se recogen, compuestos mayoritariamente por aguas
amoniacales; también se producen alquitranes como productos de
destilación, que se almacenan para su uso como combustible y el
resto de gases se conduce al lavado de gases (49). Una vez
conseguida la carbonización, se deja enfriar la masa hasta que no
haya peligro de combustión al contacto con el aire. Posteriormente
se extraen las vagonetas con el carbón (50) obtenido.
Este carbón se puede activar (48) mediante vapor
de agua obtenido en la propia planta con el agua obtenida evaporada
en un sistema de cogeneración o mediante sistema autónomo en el
caso de que no estuviera instalado un sistema de este tipo. Este
carbón se puede utilizar en la propia planta para filtración y
después regenerarse a través del secadero y horno carbonizador, o
comercializarse con dichas especificaciones.
En el caso de no ser necesario activarlo, su
destino puede ser el de biomasa en una turbina, o el de sustrato
para cultivos intensivos sin suelo, ya que posee nutrientes, está
desinfectado con ausencia total de microorganismos patógenos y con
gran capacidad de retención de agua, además de poseer unas aptitudes
extraordinarias para el intercambio de cationes con las raíces y
con capacidad de aireación. Este sustrato, una vez agotado, en
lugar de desinfectarlo, se sustituye por nuevas producciones y el
antiguo se reintroduce en el sistema o se destina a una turbina de
biomasa.
El procedimiento se completa mediante el lavado
de gases con un equipo de lavado de gases (49) consistente en
"scrubbers", uno para lavado ácido y otro para lavado
básico.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de
los elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando
ello no suponga una alteración a la esencia del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria
se tomarán siempre con un carácter amplio y no limitativo.
Claims (13)
1. Procedimiento de depuración integral de
efluentes con alto contenido de materia orgánica, del tipo en que
los efluentes depurados se destinan a ser reutilizados en la
instalación de la cual se dimanan los vertidos de los que proceden
antes de ser tratados, y que comprenden una etapa de pretratamiento
o fase de preparación de los vertidos donde se realiza el desbaste
y homogeinización del efluente, así como su mezcla con flóculos
obtenidos posteriormente durante el proceso; una etapa de
coagulación en medio ácido, donde se adecua el pH a las necesidades
del tratamiento mediante la adición de un aditivo básico,
consiguiendo flocular la materia orgánica coloidal; una elevación
brusca del pH, provocando una coagulación en medio básico además de
una desinfección total; caracterizado porque tras la
coagulación básica se efectúan las siguientes etapas: separación de
sólidos y líquidos mediante un elemento separador; decantación de
la fase líquida; primera centrifugación; elevación de la
temperatura de la fase líquida; separación de volátiles mediante
aireación y lavado de gases; neutralización del pH; floculación y
nueva decantación; segunda centrifugación; filtrado mediante
filtros sucesivos de anillas, arena, arcilla y carbón activo;
secado de los fangos generados; carbonizado de los fangos.
2. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque opcionalmente se añade previamente a la
primera y/o segunda decantación un polielectrolito para cooperar en
la floculación.
3. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque la elevación de la temperatura de la
fase líquida se realiza mediante la conducción del líquido
decantado a un tanque calorifugado y provisto de un intercambiador
de calor.
4. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque el calor aportado para la elevación de
la temperatura de la fase líquida procede de los gases generados
por el funcionamiento de un motor de explosión o cogeneración.
5. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque la neutralización del pH se realiza
mediante el dióxido de carbono generado en un motor de explosión
autónomo o por una instalación de cogeneración.
6. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque la neutralización del pH se realiza
mediante la adición de ácido fosfórico o similar.
7. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque los fangos generados en las
decantaciones son centrifugados y posteriormente se introducen en
un secadero para su secado, unidos a otro tipo de materia orgánica,
tal como cadáveres de una explotación, tras su molturación en una
picadora.
8. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque en la fase de separación de sólidos y
líquidos, se extraen los vertidos mediante una bomba de extracción
desde el tanque de mezcla, hasta un equipo separador de sólidos.
9. Procedimiento según reivindicación 7
caracterizado porque la centrifugación de los lodos se
realiza en un decanter, reduciendo la humedad de los mismos hasta
un máximo del 70%, para su posterior secado en el secadero y su
carbonización, reutilizando el líquido obtenido en las diluciones de
aditivos y recirculando su excedente al reactor.
10. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque la aireación para la separación de
volátiles se realiza en un depósito provisto de relleno biológico y
con un aireador (ciclón), cayendo el líquido desde la parte superior
en forma de ducha y reduciendo el aire la DQO, separándose los
componentes volátiles, que se filtran en un equipo de filtración de
gases para su posterior lavado.
11. Procedimiento según reivindicación 7
caracterizado porque el secadero para los estiércoles y
lodos, así como para los cadáveres de animales previamente
molturados en el caso de granjas, funciona con la aplicación de aire
caliente obtenido de los gases de escape de un motor de explosión
autónomo o cogeneración, en el interior de la carcasa en la que
existe un material inerte para favorecer el intercambio de calor y
con un sistema de ciclones para separar la materia orgánica seca
del material inerte, reduciendo la humedad de los lodos y estiércol
a valores inferiores al 15%. El equipo va provisto de filtros y
lavado de gases.
12. Procedimiento según reivindicación 1
caracterizado porque la carbonización de los restos de
materia orgánica obtenida tras el secado de los lodos se realiza
mediante un horno carbonizador.
13. Procedimiento según reivindicación 12
caracterizado porque el carbón obtenido se activa mediante
vapor de agua obtenido en la misma instalación, tanto directamente,
como en la fase de secado o carbonizado.
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Applications Claiming Priority (1)
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| ES200300321A ES2233164B1 (es) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | Procedimiento de depuracion integral de efluentes con alto contenido de materia organica. |
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| ES2233164A1 ES2233164A1 (es) | 2005-06-01 |
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| ES200300321A Expired - Lifetime ES2233164B1 (es) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | Procedimiento de depuracion integral de efluentes con alto contenido de materia organica. |
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