ES2233868T3 - Destilador para liquidos, procedimiento de destilacion de liquidos y equipo para la depuracion de aguas residuales que inclye dicho destilador. - Google Patents

Abstract

Destilador (1) para líquidos, que comprende un intercambiador de calor (6) con una carcasa que contiene una pluralidad de tubos (7), en cuyo interior se introduce el líquido a tratar, medios (9, 10) de alimentación del líquido a los tubos, medios (14) de calefacción del líquido, medios (23) para comprimir el vapor procedente de la evaporación del líquido, medios (24) para introducir el vapor comprimido en la carcasa alrededor de los tubos (7), y medios (26, 12) para extraer por un lado el condensado y por otro lado el residuo concentrado, caracterizado por el hecho de que los medios de alimentación de líquido (9, 10) mantienen los tubos (7) llenos de líquido hasta un nivel intermedio predeterminado, por el hecho de que dicho destilador (1) comprende además medios (27, 28) para provocar turbulencia en el líquido que se encuentra en los tubos (7), y por el hecho de que comprende un dispositivo de nivel (29) con sensores de nivel (30).

Description

Destilador para líquidos, procedimiento de destilación de líquidos y equipo para la depuración de aguas residuales que incluye dicho destilador.

La presente invención se refiere a un destilador para líquidos, que comprende un intercambiador de calor con una carcasa que contiene una pluralidad de tubos, en cuyo interior se introduce el líquido a tratar, medios de alimentación del líquido a los tubos, medios de calefacción del líquido, medios para comprimir el vapor procedente de la evaporación del líquido, medios para introducir el vapor comprimido en la carcasa alrededor de los tubos, y medios para extraer por un lado el condensado y por otro lado el residuo concentrado.

La invención también se refiere a un procedimiento de destilación de líquidos en el que se utiliza este destilador, y a un equipo para la depuración de aguas residuales que incluye dicho destilador.

Antecedentes de la invención

En los equipos móviles que disponen de servicios sanitarios, por ejemplo en los ferrocarriles, se debe procurar la eliminación de las aguas residuales generadas.

Una posibilidad es almacenar los residuos en un depósito, desde el cual son retirados periódicamente para su tratamiento en instalaciones fijas convencionales; sin embargo, este sistema requiere un mantenimiento periódico y un espacio de almacenamiento importante, si el depósito no se vacía muy a menudo.

Algunos sistemas recientes se basan en la depuración de las aguas residuales a bordo del propio equipo móvil, pero al abordar estas soluciones se plantean una serie de problemas importantes.

Por un lado, las aguas residuales tienen un nivel muy elevado de contaminación, puesto que proceden prácticamente en su totalidad de inodoros cuya evacuación se realiza con sistemas de vacío, con un consumo de agua muy pequeño en cada descarga (del orden de 0,7 litros por descarga); en consecuencia, los sistemas de depuración convencionales utilizados en depuradoras y otras instalaciones similares no son útiles para esta aplicación.

Por otro lado, los equipos móviles tienen importantes restricciones tanto de espacio físico para la ubicación de instalaciones como de consumo energético.

Finalmente, hay que tener en cuenta que no es posible verter al medio ambiente, por ejemplo a la vía, sólidos o líquidos con determinados niveles de contaminación.

Algunos sistemas desarrollados para la depuración de las aguas residuales en el propio equipo móvil consisten en tratamientos biológicos combinados con tratamientos físicos.

Los tratamientos biológicos tienen varios inconvenientes: en primer lugar, las bacterias requieren mantenimiento, tienen una vida limitada y son frágiles frente a agresiones bastante simples, tales como lejías, colonias y otros productos similares que pueden ser vertidos en el inodoro de un ferrocarril; por otra parte, los sólidos obtenidos de la depuración biológica y el subsiguiente tratamiento físico se deben almacenar y depurar posteriormente en una planta externa, y no es posible expulsarlos directamente hacia la vía, por sus niveles de contaminación. Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de un vaciado de depósitos y un tratamiento en instalaciones fijas.

Otro inconveniente de este tipo de sistemas es que el tratamiento de desinfección posterior al biológico, que se realiza calentando el líquido, tiene un consumo de energía elevado.

Otro procedimiento puede consistir en la evaporación por calentamiento directo del líquido a destilar, pero con el inconveniente de un elevado consumo energético.

Por otro lado, existen instalaciones de desalación de agua y de depuración de aguas residuales industriales, todas ellas de grandes dimensiones y con consumos de energía elevados, que utilizan un sistema de destilación en el cual se recupera el calor latente contenido en el vapor de agua evaporada para producir la ebullición en un sistema intercambiador de calor, mediante la compresión mecánica del vapor. En estos sistemas, el agua a depurar se recircula mediante bombas y se pulveriza contra las paredes de los tubos de un intercambiador, mientras que en el exterior de los tubos se introduce el vapor, previamente comprimido; al ceder calor al agua, a través de las paredes de los tubos, el vapor condensa. La pulverización del agua es necesaria para conseguir un buen coeficiente de intercambio térmico.

Aunque en algunos aspectos este sistema de depuración podría ser adecuado para las aguas residuales de equipos móviles, las dimensiones necesariamente reducidas que debe tener toda la instalación hacen imposible su buen funcionamiento: por ejemplo, las bombas de recirculación sufrirían fenómenos de cavitación debido a la escasa altura de agua disponible sobre el punto de aspiración, y las boquillas de pulverización se obstruirían continuamente por su pequeño tamaño y por las elevadas cantidades de sólidos en suspensión.

La patente CA-A-2186993 describe un aparato de destilación por compresión de vapor que incluye un recipiente para contener un líquido que se ha de destilar y un intercambiador de calor del tipo de carcasa y tubo sumergido en el líquido. El intercambiador de calor tiene unos distribuidores superior e inferior y tubos verticales rodeados por una carcasa.

La patente US-A-5772850 describe un aparato para destilación por compresión de vapor, que incluye un contenedor que tiene un eje central longitudinal generalmente vertical y unos tapones de extremo inferior y superior, una pluralidad de tubos verticales colocados de manera separada en el contenedor, manteniéndose el tubo de manera fija en posición mediante láminas de tubo superior e inferior opuestas que definen una cámara de condensación entre las mismas.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes mencionados, desarrollando un destilador para líquidos y un equipo para la depuración de agua residual que resuelvan satisfactoriamente, desde el punto de vista del gasto energético y de la ocupación de espacio, el problema de la eliminación de las aguas residuales en equipos móviles, por ejemplo ferrocarriles.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se propone un destilador para líquidos que se caracteriza por el hecho de que los medios de alimentación de líquido mantienen los tubos llenos de líquido hasta un nivel intermedio predeterminado, por el hecho de que dicho destilador comprende además medios para provocar turbulencia en el líquido que se encuentra en los tubos, y por el hecho de que comprende un dispositivo de nivel con detectores de nivel.

Estas características permiten resolver el problema de la depuración de aguas residuales con alto contenido en materia contaminante por un proceso de destilación en base a la compresión mecánica del vapor, resolviendo al mismo tiempo el problema del consumo energético y el tamaño.

Es importante notar que en esta descripción se utiliza el término "tubos" para hacer referencia a los conductos en los cuales se encuentra el líquido a tratar, pero no debe interpretarse este término en el sentido literal de un conducto de sección redonda, cuadrada o similar: el intercambiador de calor también podría ser del tipo de placas, donde una serie de placas paralelas definen conductos o espacios de sección alargada, en los cuales se alternan el líquido a tratar y el vapor inyectado de manera que quedan separados por las placas. En este caso los "tubos" son los espacios entre dos placas adyacentes que contienen el líquido a tratar, mientras que el "exterior de los tubos" está constituido por los espacios entre dos placas adyacentes en los que se inyecta el vapor.

Preferiblemente, los medios para provocar turbulencia en el líquido comprenden un conducto para inyectar una parte del vapor procedente del compresor en el líquido.

El vapor comprimido hace burbujear el líquido y provoca corrientes ascendentes de agua en los tubos del intercambiador, logrando una fuerte turbulencia y consiguiendo un buen intercambio de calor.

También preferiblemente, dicho conducto para inyectar una parte del vapor en el líquido se extiende en la parte inferior del destilador y consiste en un tubo con una pluralidad de orificios laterales de salida del vapor.

En una realización, el destilador comprende además una placa, sustancialmente horizontal, situada en el interior de la carcasa, por encima de los tubos, de diámetro inferior al de la carcasa.

Esta placa favorece la turbulencia, devolviendo a los tubos el líquido que emerge de los mismos debido a la ebullición y turbulencia.

Ventajosamente, el destilador comprende además un filtro de placas perforadas, situado por encima de los tubos; en una realización, dicho filtro está constituido por una placa horizontal con una zona central perforada y por lo menos una placa anular perforada, fijada en la parte inferior de dicha placa horizontal, alrededor de su zona central perforada.

El filtro puede evitar que las burbujas y la espuma el líquido alcancen la salida del vapor.

Preferiblemente, la carcasa presenta un depósito inferior, en comunicación con los tubos, rodeado de los medios de calefacción del líquido; dicho depósito inferior puede presentar un conducto con una válvula para la extracción de los residuos concentrados.

Este depósito permite una buena decantación de los sólidos en la parte inferior del destilador.

En una realización, dichos medios para comprimir el vapor consisten en una soplante de canal lateral.

Opcionalmente, el destilador comprende una salida de condensado calibrada a un diámetro predeterminado, de modo que se evitan pérdidas de rendimiento.

En una realización constructiva conveniente, la carcasa del destilador está constituida por una sección intermedia con los tubos del intercambiador de calor, una sección superior con una salida de vapor y una sección inferior con una entrada de líquido a tratar y con una salida de residuo concentrado, estando dichas tres secciones solidarizadas entre sí por medios de fijación amovibles.

De este modo se facilitan la fabricación, el montaje y el desmontaje del destilador.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se propone un procedimiento de destilación de líquidos, que comprende las siguientes operaciones: calentar el líquido a tratar y suministrarlo al interior de unos tubos de un intercambiador de calor; comprimir el vapor resultante de la evaporación del líquido y ponerlo en contacto con la pared exterior de los tubos del intercambiador; y extraer el condensado y el residuo concentrado, y se caracteriza porque se mantienen los tubos del intercambiador llenos de líquido hasta un nivel predeterminado, y se provoca turbulencia en el líquido que se encuentra en los tubos.

El procedimiento tiene un rendimiento energético excelente, y es adecuado para líquidos con altos niveles de contaminación.

De acuerdo con una realización preferida, dicha turbulencia en el líquido se provoca inyectando una parte del vapor comprimido dentro del líquido para hacerlo burbujear.

Preferiblemente, el procedimiento comprende una etapa de precalentamiento del líquido a tratar, con recuperación del calor del condensado obtenido del vapor; esta etapa mejora el rendimiento energético del proceso.

De acuerdo con un tercer aspecto, la presente invención también se refiere a un equipo para la depuración de aguas residuales que comprende un destilador con las características mencionadas.

Gracias a las ventajas del destilador descrito, un equipo de este tipo es de bajo consumo y reducido volumen y peso, por lo que es particularmente adecuado para ser instalado en vehículos, principalmente vehículos destinados al transporte de pasajeros (tales como ferrocarriles, autobuses, etc.), para depurar aguas procedentes de inodoros, cocinas, duchas y otras instalaciones presentes en los vehículos. También es adecuado en módulos transportables, utilizables como inodoros, cocinas de campaña y otros, en los que se requiera depurar el agua para verterla al medio ambiente o reutilizarla, en situaciones de escasez de agua y dificultad de conseguir suministro suficiente de energía eléctrica, o incluso en emplazamientos fijos, sobre todo si existen dificultades en el suministro de agua o energía.

Preferiblemente, el equipo comprende además un recuperador de calor para el precalentamiento del agua a tratar, en el cual el condensado extraído del destilador cede calor al agua a tratar, antes de que ésta sea alimentada al destilador, a fin de mejorar el rendimiento energético del conjunto.

En una realización, el equipo comprende un tanque de almacenamiento de residuos dividido en dos partes por un tabique filtrante, estando conectada una de las partes del tanque con un conducto de entrada del agua residual a tratar y un conducto de entrada del residuo concentrado procedente del destilador, y estando conectada la otra parte del tanque con un conducto de aspiración del agua a tratar.

El tanque, gracias al tratamiento de la invención, se puede vaciar a intervalos mucho más largos que en instalaciones convencionales.

De acuerdo con una realización preferida del equipo de la invención, éste comprende además medios de secado de los residuos concentrados.

El secado de los residuos es muy conveniente, puesto que reduce mucho el volumen de los residuos finales que hay que almacenar o expulsar, y además permite expulsarlos al medio ambiente porque los convierte en una carbonilla no contaminante.

Ventajosamente, dichos medios de secado comprenden un compartimiento con medios de calentamiento y provisto de una entrada para los residuos concentrados, una salida para los residuos secos, una salida de gases y humos y un conducto para la introducción de aire.

En una realización, el equipo comprende además medios de separación mecánica de los sólidos contenidos en suspensión en las aguas residuales antes de su alimentación al destilador.

Opcionalmente, dichos medios de separación mecánica de los sólidos comprenden un transportador de tornillo cuya carcasa tiene una parte inferior perforada para la salida de líquido por la misma.

En una realización, el equipo comprende un catalizador para la eliminación de amoníaco, situado a la salida de los medios de compresión del vapor o en un conducto de salida de humos.

Breve descripción de los dibujos

Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

En dichos dibujos,

la figura 1 es un esquema que muestra una realización del destilador de acuerdo con la invención, instalado en un equipo para la depuración de aguas residuales;

la figura 2 es una sección transversal del destilador de la figura 1;

la figura 3 es un esquema de un equipo para la depuración de aguas residuales, con un recuperador de calor para el precalentamiento del líquido a tratar;

la figura 4 es un esquema de un equipo similar al de la figura 3, con un tanque de almacenamiento; y

la figura 5 es un esquema de un equipo para la depuración de aguas residuales dotado de un separador inicial de sólidos y líquidos y de un dispositivo de secado de los residuos.

Descripción de realizaciones preferidas

Las figuras 1 y 2 muestran una primera realización de un equipo para la depuración de aguas residuales, cuyo elemento principal es un destilador 1 de acuerdo con la invención.

El equipo incluye un depósito 2 de aguas residuales a tratar, por ejemplo el depósito de aguas residuales de un inodoro de un vehículo ferroviario; un depósito 3 de residuos concentrados, y un depósito 4 de agua limpia producto de la destilación.

En toda la descripción que sigue se hace referencia a equipos de depuración aplicados a ferrocarriles, pero está claro que los mismos equipos, con o sin modificaciones, son aplicables a muchos otros usos diferentes.

El destilador 1 se compone de una carcasa formada por tres secciones: una tapa o sección superior 5, un intercambiador 6 dotado de tubos verticales 7 abiertos por ambos extremos, y una tapa o sección inferior 8.

Los tubos 7 podrían también estar inclinados, por ejemplo si el destilador se debe situar en un emplazamiento de escasa altura.

La sección inferior 8 incluye una tubería de entrada 9 de agua a tratar procedente del depósito 2, con una correspondiente bomba de alimentación 10 y una válvula 11, y forma un espacio para la decantación del residuo sólido o concentrado, que es vaciado a través de una salida de residuo 12 dotada de una válvula 13. La forma troncocónica de la sección inferior 8 facilita la concentración de residuos para su vaciado.

El tubo 9 podría estar dispuesto vertical, atravesando el intercambiador de calor y desembocando en la misma zona; en este caso, habría un efecto de precalentamiento del agua a tratar.

Alrededor de una parte cilíndrica de la sección inferior 8 está dispuesta una resistencia calefactora anular 14.

La bomba 10 alimenta el agua a tratar del depósito 2 al destilador, llenando los tubos 7 del intercambiador y manteniendo un cierto nivel de agua en los mismos; en la sección inferior 8, el agua se calienta hasta alrededor de 100ºC, de modo que toda la masa de agua en la parte inferior 8 y en los tubos 7 está en ebullición. A medida que el agua de los tubos 7 se evapora, el sólido cae por los tubos y se recoge en la sección inferior 8, cuya concentración de sólido va aumentando hasta que se vacía.

El calentamiento del agua hasta temperaturas cercanas a los 100ºC, además de provocar su evaporación, promueve la floculación y tiene la ventaja de desinfectar el agua eliminando las bacterias, de modo que en el mismo proceso el agua se depura y desinfecta.

En la sección superior 5 del destilador 1 se dispone una placa 15, ligeramente cónica, de diámetro inferior al de la carcasa y situada por encima de los tubos 7. Entre la placa 15 y la pared de la carcasa quedan definidas ranuras 16 para el paso del vapor procedente de la evaporación del agua en los tubos 7. El agua en ebullición contenida en los tubos 7 choca contra la placa 15 y es devuelta a los tubos, y únicamente el vapor puede subir hacia la parte superior del destilador.

Por encima de la placa 15 hay un filtro 17 de chapa perforada, formado por tres placas anulares perforadas 18 concéntricas y una placa horizontal 19 perforada en su parte central 20. Este filtro puede servir para romper la espuma y las burbujas que se forman por la ebullición del agua sucia, y evita que alcancen la parte superior del destilador. Una solución alternativa sería hacer el destilador más alto; el filtro permite que el aparato tenga unas dimensiones más reducidas.

En la parte más alta del destilador 1 se encuentran una salida de vapor 21 y una válvula de seguridad 22.

La salida de vapor 21 alimenta el vapor a un compresor mecánico 23, que puede ser por ejemplo una soplante de canal lateral, conocida en otras aplicaciones. El compresor 23 puede tener un tubo de drenaje (no representado) hacia destilador 1, a fin de eliminar cualquier condensado que se forme en el mismo.

El vapor procedente del compresor 23 es alimentado a través de un conducto 24 al intercambiador de calor 6, en el espacio 25 exterior a los tubos 7. Gracias a la compresión, la entalpía del vapor aumenta y tiende a condensar, por lo que en el intercambiador 6 el vapor cede calor al agua y condensa. El calor latente del vapor se aprovecha así para favorecer la evaporación del agua, y el condensado, constituido por agua limpia, se recoge en el depósito 4 a través de un conducto 26 de salida de condensado. Este conducto 26 preferiblemente está calibrado a un diámetro predeterminado, a fin de evitar la salida de vapor y por tanto una pérdida de rendimiento.

En circunstancias normales, el intercambio de calor entre el vapor y el agua sería pequeño, debido al escaso gradiente de temperatura, pero en la presente invención, como se explica a continuación, se mejora el intercambio térmico hasta el punto de conseguir un sistema de bajo consumo de energía.

Una parte del vapor procedente del compresor 23 se recircula hacia el agua a tratar, mediante un conducto 27, y se hace burbujear en la sección inferior 8 del destilador a través de un tubo difusor perforado 28. La introducción de vapor a presión en el agua a tratar a través de los orificios del tubo 28 provoca turbulencias en el agua, en forma de un violento burbujeo, tanto en la sección inferior 8 del destilador como en los tubos 7; la turbulencia mejora espectacularmente el coeficiente de intercambio de calor entre el agua y el vapor, y en consecuencia hace aumentar de manera notable el rendimiento energético del destilador.

En la figura 1 se puede apreciar también un nivel 29 con sensores de nivel 30, asociado al destilador 1 para controlar su funcionamiento.

También se ha previsto colocar una resistencia calefactora 31 alrededor del tubo 21, para obtener un mejor secado del vapor que se alimenta al compresor 23; en lugar de una resistencia exterior se podría disponer para el mismo fin una resistencia 32 interna a la carcasa. En la figura 1 se han representado ambas resistencias.

A continuación se describirá el procedimiento de destilación de acuerdo con la invención, según una realización básica, que se comprenderá fácilmente después de la descripción del destilador.

El líquido a tratar se calienta y se suministra al interior de los tubos 7, manteniendo un cierto nivel en los mismos; el vapor procedente de la ebullición del líquido se comprime, y el vapor comprimido se suministra en parte al intercambiador de calor para que ceda calor al líquido y condense, y en parte directamente al líquido para provocar turbulencia en el mismo.

Por un lado se obtiene el condensado, que es agua limpia, y por otro lado se retira el residuo concentrado que se ha depositado por decantación. El agua destilada obtenida puede ser reutilizada o vertida al medio ambiente; el residuo, como se verá más adelante, se puede almacenar y retirar con una cierta periodicidad, o bien se puede secar o quemar y expulsar al medio ambiente.

Las cifras aproximadas de consumo de energía implicadas en un proceso convencional y en el proceso descrito son, a título de ejemplo, las siguientes: en un proceso convencional harían falta 80 kcal/kg para calentar el agua de 20ºC a 100ºC, y otras 538 kcal/kg para evaporar el agua a 1 bar de presión, en total 618 kcal/kg. En el proceso descrito mediante la compresión de vapor, hacen falta las mismas 80 kcal/kg para calentar el agua, pero únicamente 20 kcal/kg para evaporarla, en total unas 100 kcal/kg. Como se puede ver, la invención permite reducir el consumo energético a una sexta parte.

A partir de la realización básica del equipo y el procedimiento descritos, se pueden añadir elementos adicionales que mejoren o complementen el destilador; a continuación se describirán algunos equipos con elementos adicionales, aunque la descripción no es exhaustiva y se podrían añadir otros elementos, o combinar los que se describen, dependiendo de los requerimientos concretos de cada caso.

En todos los dibujos, un mismo elemento se ha indicado siempre con la misma referencia, para mayor claridad.

En la figura 3 se representa un equipo de depuración de aguas residuales que presenta, además del destilador 1, un recuperador de calor 40.

El agua a tratar del depósito 2 es alimentada a la parte inferior de una cámara cilíndrica interior 41 del recuperador de calor 40; asciende por dicha cámara y sale por la parte superior, desde donde un tubo 42 la lleva hacia la entrada 9 del destilador 1.

El recuperador de calor 40 presenta, alrededor de la cámara 41, una cámara anular 43 que recibe por su parte superior el agua destilada de la salida 26 de condensado del destilador. El agua destilada sale por la parte inferior de la cámara anular hacia el depósito de agua limpia 4, por un tubo 44 que forma un sifón; el aire y otros gases salen al exterior por un conducto 45 (indicado con una flecha).

De esta forma, el calor residual del agua limpia obtenida en el destilador se aprovecha para precalentar el agua a tratar, mejorando la eficiencia energética del equipo.

En la parte superior del recuperador de calor 40 se puede disponer una resistencia anular 46, para calentar el agua hasta la temperatura adecuada para el destilador 1. Esta resistencia 46 puede sustituir la resistencia 14 del destilador, o bien puede constituir una resistencia adicional.

En la figura 4 se ha representado una realización modificada del equipo de la figura 3: en este caso, el equipo incluye un tanque de almacenamiento 50 en el cual se vierten, por un lado, el agua contaminada a tratar procedente de inodoros o similares, y, por otro lado, el residuo concentrado procedente del destilador 1.

El tanque 50 está dividido en dos compartimientos 51 y 52 por un tabique de malla 53; en el compartimiento 51 se vierten los residuos concentrados y las aguas a tratar, y del compartimiento 52 se aspira el agua a tratar hacia el recuperador de calor 40 (o, en una realización sin recuperador, directamente hacia el destilador 1).

En este caso, como se puede ver en la figura 4, se puede prever que el recuperador de calor 40 cumpla también una función de decantación: para ello, el agua a tratar se alimenta al recuperador por encima del fondo de éste, por un tubo 54, y en el fondo del recuperador se dispone un tubo de salida 55 de residuo hacia el compartimiento 51 del tanque 50.

La diferencia respecto a las realizaciones anteriores es que aquí se prevé un tanque 50 de capacidad elevada (por ejemplo 200 litros), en el cual va aumentando la concentración del sólido, y que debe ser vaciado periódicamente; sin embargo, la depuración de acuerdo con la invención permite que el periodo de vaciado sea muy superior al de otros sistemas. Un equipo de este tipo podría requerir, por ejemplo, un vaciado cada 6 meses.

Otra realización de un equipo de depuración de aguas residuales de acuerdo con la invención, muy completo, se muestra en la figura 5.

El equipo de la figura 5 comprende un destilador 1, un recuperador de calor 40, un tanque separador 60 y una unidad de secado 70.

El tanque separador 60 presenta aquí dos cámaras 61 y 62, sobre las cuales está dispuesto un transportador de tornillo 63.

El transportador 63 recibe a través de una embocadura de entrada 64 las aguas residuales a tratar. El fondo 65 del transportador que queda sobre la cámara 61 es perforado o de malla, para dejar pasar la mayor parte del agua. La mayor parte del sólido, por el contrario, es arrastrado por el tornillo del transportador y vertido a través de una embocadura de salida 66 a la cámara 62.

El tanque separador ejerce también una función de regulador, para lo cual dispone de sensores de nivel máximo y mínimo (no representados) para que se pueda parar el proceso o ponerlo en marcha a intervalos adecuados. Este tanque separador no requiere vaciado, como se verá más adelante, y puede tener una capacidad de alrededor de 25 litros.

La fracción más líquida de las aguas a tratar es aspirada por una bomba desde la cámara 61 del tanque separador 60 hacia el recuperador de calor 40, donde es precalentada, para pasar luego al destilador 1, como ya se ha descrito. Como en los otros casos el agua destilada se recoge, después de ceder su calor residual en el recuperador 40, en un depósito de agua limpia 4.

Por lo que se refiere al residuo concentrado, se ha previsto aquí que en cada uno de los elementos (las dos cámaras del tanque separador, el recuperador de calor y el destilador) exista una salida para los residuos concentrados o sólidos que decantan; todas estas salidas, cada una con su válvula de control correspondiente, desembocan en un tubo 67 que conduce a la unidad de secado 70.

Esta unidad 70 está constituida por un compartimiento calefaccionado 71, en el cual, mediante una resistencia anular 72, se calientan los residuos concentrados siguiendo un proceso predeterminado hasta su total inertizado y secado. Un sensor de temperatura 73 permite el control del proceso.

Un conducto de evacuación 74 permite expulsar los sólidos secos al exterior, por ejemplo tirarlos a la vía en el caso de un ferrocarril, o bien almacenarlos para su posterior retirada. En este sentido, hay que tener en cuenta que el volumen de los residuos una vez secados es extremadamente reducido, y que el proceso de secado los convierte en una carbonilla inerte, inodora y no contaminante.

A través de un conducto 75 apropiado se puede inyectar aire dentro del compartimiento 71, tanto para facilitar las reacciones químicas como para la extracción por soplado de los residuos secos al final del proceso.

En varios puntos del equipo se prevén conductos de escape 80,81,82 para los gases generados durante el tratamiento, desembocando todos estos conductos en un único filtro absorbente 83, por ejemplo de carbón activado, antes de ser liberados a la atmósfera. Adicionalmente, los gases se pueden tratar con oxidantes, por ejemplo ozono introducido a través del conducto 84.

Puesto que las aguas residuales presentarán un cierto contenido de amoníaco, se puede colocar un catalizador (no representado) del tipo que elimina el amoníaco por oxidación o cracking. Este catalizador se puede colocar, junto con el filtro 83, a la salida de los humos de todo el equipo, o por ejemplo a la salida del compresor de vapor 23 del destilador 1.

En la realización de la figura 5 se han combinado diferentes unidades de tratamiento; está claro que se pueden prever muchas variantes, por ejemplo un equipo con un tanque separador construido como el tanque 50 de la figura 4, sin el transportador de tornillo 63, o que la unidad de secado se podría aplicar a los equipos de las figuras 1 ó 3; del mismo modo, el recuperador de calor 40 es un elemento opcional que podría omitirse en cualquiera de los equipos descritos, y la conducción y tratamiento de los gases de escape se podría aplicar a cualquiera de los equipos.

A pesar de que se ha descrito y representado una realización concreta de la presente invención, es evidente que el experto en la materia podrá introducir variantes y modificaciones, o substituir los detalles por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, aunque se ha descrito únicamente un intercambiador con tubos redondos y lisos, está claro que se podrán utilizar tubos o conductos de cualquier sección, lisos, corrugados o similares, y que se podrán dotar de cualquier tipo de aleta de refrigeración. Del mismo modo, todas las variantes convencionales de los intercambiadores de calor se pueden incorporar al destilador o al recuperador de calor, según las características de cada caso concreto.

También podrán introducirse toda clase de elementos de control del proceso, tales como sensores de temperatura, presión, nivel, etc. que garanticen el buen funcionamiento del destilador y de todo el equipo.

Algunos de los posibles sensores se han esquematizado en las figuras, aunque sin referencia; de mismo modo, se han incluido en los dibujos algunas válvulas de paso y de control cuya descripción no se considera necesaria para el experto en la materia, que comprenderá fácilmente su utilidad y funcionamiento.

En particular, las válvulas permitirán controlar el flujo de cada uno de los fluidos implicados en el proceso, de acuerdo con las lecturas de sensores de temperatura, nivel, etc. adecuados, a fin de que los equipos funcionen de manera automatizada.

Claims (22)

1. Destilador (1) para líquidos, que comprende un intercambiador de calor (6) con una carcasa que contiene una pluralidad de tubos (7), en cuyo interior se introduce el líquido a tratar, medios (9,10) de alimentación del líquido a los tubos, medios (14) de calefacción del líquido, medios (23) para comprimir el vapor procedente de la evaporación del líquido, medios (24) para introducir el vapor comprimido en la carcasa alrededor de los tubos (7), y medios (26,12) para extraer por un lado el condensado y por otro lado el residuo concentrado, caracterizado por el hecho de que los medios de alimentación de líquido (9,10) mantienen los tubos (7) llenos de líquido hasta un nivel intermedio predeterminado, por el hecho de que dicho destilador (1) comprende además medios (27,28) para provocar turbulencia en el líquido que se encuentra en los tubos (7), y por el hecho de que comprende un dispositivo de nivel (29) con sensores de nivel (30).

2. Destilador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios para provocar turbulencia en el líquido comprenden un conducto (28) para inyectar una parte del vapor procedente del compresor en el líquido.

3. Destilador según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dicho conducto (28) para inyectar una parte del vapor en el líquido se extiende en la parte inferior del destilador (1) y consiste en un tubo (28) con una pluralidad de orificios laterales de salida del vapor.

4. Destilador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que comprende además una placa (15) sustancialmente horizontal, situada en el interior de la carcasa, por encima de los tubos (7), de diámetro inferior al de la carcasa.

5. Destilador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que comprende además un filtro (17) de placas perforadas (18,19), situado por encima de los tubos (7).

6. Destilador según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que dicho filtro (17) está constituido por una placa horizontal (19) con una zona central perforada (20) y por lo menos una placa anular perforada (18), fijada en la parte inferior de dicha placa horizontal (19), alrededor de su zona central perforada (20).

7. Destilador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que la carcasa presenta un depósito inferior (8), en comunicación con los tubos (7), rodeado de los medios (14) de calefacción del líquido.

8. Destilador según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho depósito inferior (8) presenta un conducto (12) con una válvula (13) para la extracción de los residuos concentrados.

9. Destilador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que dichos medios (23) para comprimir el vapor consisten en una soplante de canal lateral.

10. Destilador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que comprende una salida de condensado (26) calibrada a un diámetro predeterminado.

11. Destilador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que la carcasa del mismo está constituida por una sección intermedia (6) con los tubos (7) del intercambiador de calor, una sección superior (5) con una salida de vapor (21) y una sección inferior (8) con una entrada (9) de líquido a tratar y con una salida (12) de residuo concentrado, estando dichas tres secciones (5,6,8) solidarizadas entre sí por medios de fijación amovibles.

12. Procedimiento de destilación de líquidos, que comprende las siguientes operaciones:

- calentar el líquido a tratar y suministrarlo al interior de unos tubos (7) de un intercambiador de calor (6);

- comprimir el vapor resultante de la evaporación del líquido y ponerlo en contacto con la pared exterior de los tubos (7) del intercambiador (6); y

- extraer el condensado y el residuo concentrado;

caracterizado por el hecho de que:

- el líquido en el interior de los tubos (7) del intercambiador (6) se mantiene hasta un cierto nivel; y

- se provoca turbulencia en el líquido que se encuentra en los tubos (7).

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que dicha turbulencia en el líquido se provoca inyectando una parte del vapor comprimido dentro del líquido para hacerlo burbujear.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de precalentamiento del líquido a tratar, con recuperación del calor del condensado obtenido del vapor.

15. Equipo para la depuración de aguas residuales, caracterizado por el hecho de que comprende un destilador (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

16. Equipo según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que comprende además un recuperador de calor (40) para el precalentamiento del agua a tratar, en el cual el condensado extraído del destilador (1) cede calor al agua a tratar, antes de que ésta sea alimentada al destilador (1).

17. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 15 ó 16, caracterizado por el hecho de que comprende un tanque (50) de almacenamiento de residuos dividido en dos partes (51,52) por un tabique filtrante (53), estando conectada una (51) de las partes del tanque con un conducto de entrada del agua residual a tratar y un conducto de entrada (12) del residuo concentrado procedente del destilador (1), y estando conectada la otra parte (52) del tanque con un conducto de aspiración (54) del agua a tratar.

18. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado por el hecho de que comprende además medios de secado (70) de los residuos concentrados.

19. Equipo según la reivindicación 18, caracterizado por el hecho de que dichos medios de secado (70) comprenden un compartimiento (71) con medios de calentamiento (72) y provisto de una entrada (67) para los residuos concentrados, una salida (74) para los residuos secos, una salida de gases y humos (82) y un conducto (75) para la introducción de aire.

20. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado por el hecho de que comprende además medios (63) de separación mecánica de los sólidos contenidos en suspensión en las aguas residuales antes de su alimentación al destilador.

21. Equipo según la reivindicación 20, caracterizado por el hecho de que dichos medios de separación mecánica de los sólidos comprenden un transportador de tornillo (63) cuya carcasa tiene una parte inferior perforada (65) para la salida de líquido por la misma.

22. Equipo según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21, caracterizado por el hecho de que comprende un catalizador para la eliminación de amoníaco, situado a la salida de los medios (23) de compresión del vapor o en un conducto de salida de humos.