ES2261048A1

ES2261048A1 - Treatment of leachate from rubbish dump or sewage works, comprises fermentation step

Info

Publication number: ES2261048A1
Application number: ES200402938A
Authority: ES
Inventors: Carlos Romero Batallan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: ES2261048B2

Abstract

The leachate is fermented in order to reduce its COD value and the resulting liquid can be used as a fertilizer. A method for treating leachates from rubbish dumps or sewage works comprises subjecting the leachate to a fermentation step in order to reduce the COD value by 50%. An independent claim is also included for the reactor for carrying out this method.

Description

Método y reactor para tratamiento fermentativo de lixiviados procedentes de vertederos y plantas de tratamiento de residuos sólidos urbanos y utilización del líquido resultante como abono para plantas.Method and reactor for fermentative treatment of leachate from landfills and treatment plants urban solid waste and use of the resulting liquid as plant food.

Technical scope

La invención encuentra aplicación en la industria de conservación medio ambiental y más particularmente de eliminación y aprovechamiento de líquidos contaminantes procedentes de residuos sólidos urbanos.The invention finds application in the industry environmental conservation and more particularly disposal and use of polluting liquids from waste urban solids.

Resulta conocida de todos los expertos en técnicas medio ambientales, la existencia de los llamados lixiviados, líquidos contaminantes producidos por la percolación del agua de lluvia a través de los residuos sólidos urbanos depositados en vertederos o bien procedentes del prensado de la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos.It is known to all experts in environmental techniques, the existence of the so-called leachate, contaminating liquids produced by the percolation of rainwater through urban solid waste deposited in landfills or from pressing the fraction Organic solid urban waste.

Estos líquidos son altamente contaminantes de las aguas superficiales y/o subterráneas y acuíferos de las zonas en que se ubican dichos vertederos. Como consecuencia de ello, estos lixiviados deben ser recuperados, almacenados y posteriormente eliminados, de modo que además se plantea, como problema, realizar un almacenamiento seguro de estos residuos líquidos contaminantes para su posterior eliminación.These liquids are highly polluting of the surface and / or underground and aquifer waters of the areas where These landfills are located. As a result, these leachate must be recovered, stored and subsequently eliminated, so that it also poses, as a problem, perform safe storage of these polluting liquid waste for later elimination.

Experimentalmente, se ha comprobado que estos llamados lixiviados presentan un alto contenido de materia orgánica, medida como demanda química de oxigeno (DQO), muy elevada, superior a los 2.000 mg de O_{2}/litro. Además, estos lixiviados tienen contenidos poco significativos de los denominados metales pesados contaminantes que tan solo están en proporciones de partes por millón o incluso de partes por billón.Experimentally, it has been proven that these called leachates have a high content of organic matter, measured as chemical oxygen demand (COD), very high, higher at 2,000 mg of O2 / liter. In addition, these leachates have insignificant contents of so-called heavy metals pollutants that are only in proportions of parts per million or even parts per billion.

Prior art

En la literatura técnica se conocen numerosos procedimientos para el aprovechamiento, como abono agrícola de los residuos orgánicos sólidos, que tan solo se ocupan del tratamiento de la fracción sólida de los residuos.In the technical literature numerous are known harvesting procedures, as agricultural fertilizer for solid organic waste, which only deals with the treatment of the solid fraction of the waste.

También se conoce, el aprovechamiento de la fracción sólida de este tipo de residuos para la producción de biogás, esencialmente gas metano. Por ejemplo, a través de los documentos US-A-4026355, US-A-4469176 y ES-2023591, se revelan métodos para producción de gas metano a partir de residuos sólidos urbanos depositados en vertederos.It is also known, the use of solid fraction of this type of waste for the production of biogas, essentially methane gas. For example, through US-A-4026355, US-A-4469176 and ES-2023591, methods for production of methane gas from municipal solid waste deposited in landfills

Es también conocido, por ejemplo, a través de los documentos ES-A-8600942 y WO-99/37587, el tratamiento de lixiviados, procedentes del procesamiento de residuos sólidos urbanos que tan solo se ocupan del problema de confinación, purificación y neutralización de estos líquidos contaminantes.It is also known, for example, through documents ES-A-8600942 and WO-99/37587, the treatment of leachate, from the processing of urban solid waste so they only deal with the problem of confinement, purification and neutralization of these contaminating liquids.

De lo que resulta conocido del solicitante no existen antecedentes técnicos que se ocupen del aprovechamiento integral de estos residuos líquidos, en adelante lixiviados generados en el tratamiento de residuos sólidos urbanos.From what is known to the applicant, not there are technical antecedents that deal with the use integral of these liquid wastes, hereinafter leached generated in the treatment of urban solid waste.

Object of the invention

La invención tiene por objeto un método y el correspondiente reactor para tratamiento de lixiviados procedentes de residuos sólidos urbanos mediante técnicas de fermentación con microorganismos tales como, por ejemplo, bacterias y levaduras.The object of the invention is a method and the corresponding reactor for leachate treatment from of solid urban waste through fermentation techniques with microorganisms such as, for example, bacteria and yeasts.

En una variante, para el tratamiento de fermentación se emplearan bacterias metanogénicas, de modo que como producto intermedio es posible la obtención de gas metano (CH_{4}) a partir de la fermentación de los mencionados lixiviados.In a variant, for the treatment of fermentation methanogenic bacteria will be used, so that as intermediate product it is possible to obtain methane gas (CH4) from the fermentation of the aforementioned leachates.

Otro objeto de la invención es la utilización como fertilizantes líquidos de los lixiviados una vez que ha sido reducido en una tasa predeterminada su contenido orgánico o dicho de otra forma cuando su DQO alcanza un valor predeterminado, por ejemplo del 50% o menor del valor inicial en el lixiviado. Aún cuando los lixiviados presentan contenidos poco significativos de metales pesados, del orden de pocas partes por millón e incluso por billón, el lixiviado ya fermentado, sí resulta preciso a partir de su análisis respecto de estos contaminantes, puede ser sometido a una etapa de eliminación de los mismos antes del mencionado empleo como fertilizante líquido para plantas.Another object of the invention is the use as leachate liquid fertilizers once it has been reduced by a predetermined rate its organic content or said of another way when your COD reaches a predetermined value, for example of 50% or less of the initial value in the leachate. Yet when leachates present insignificant contents of heavy metals, of the order of few parts per million and even for billion, the leached already fermented, it is accurate from Your analysis regarding these pollutants can be subjected to a phase of eliminating them before the mentioned employment as a liquid fertilizer for plants.

El método de tratamiento se caracterizada, de acuerdo con la reivindicación 1, por cuanto comprende etapas de:The treatment method is characterized by according to claim 1, in that it comprises steps of:

a)to): Proporcionar un volumen (V) de líquido homogéneo con un contenido inicial en materia orgánica con valor DQO de al menos 2000 mg de O_{2}/litro, obtenido a partir de un lixiviado o de una mezcla de lixiviados procedentes de vertederos y/o plantas de tratamiento de residuos sólidos urbanos;Provide a volume (V) of liquid homogeneous with an initial organic matter content with COD value of at least 2000 mg of O2 / liter, obtained from a leachate or a mixture of leachate from landfill and / or urban solid waste treatment plants;

b)b): Preparación de un "pie de cuba" mezclando al menos una quinta parte del antedicho volumen (V) de lixiviado a tratar con microorganismos de fermentación;Preparation of a "foot of Cuba" mixing at least one fifth of the above volume (V) of leached to deal with fermentation microorganisms;

c)C): Adición gradual a dicho "pie de cuba" de los cuatro quintos restantes del volumen (V);Gradual addition to said "foot of Cuba "of the remaining four fifths of volume (V);

d)d): Fermentación de la mezcla de la etapa inmediatamente precedente;Fermentation of the stage mixture immediately preceding;

e)and): Control de temperatura y presión de fermentación para asegurar un máximo de la actividad fermentativa de los microorganismos de fermentación utilizados;Temperature and pressure control of fermentation to ensure maximum fermentation activity of the fermentation microorganisms used;

f)F): Homogeneización bajo agitación mecánica de la masa en fermentación; yHomogenization under mechanical agitation of the fermentation dough; Y

g)g): Control de la tasa DQO de la masa en fermentación hasta alcanzar al menos un valor DQO del 50% del inicial.Control of the COD rate of the mass in fermentation until reaching a COD value of 50% of the initial.

Conforme a una característica adicional de la invención, está prevista una etapa adicional de:According to an additional feature of the invention, an additional stage of:

h)h): extracción del biogás resultante de la fermentación del lixiviado.biogas extraction resulting from the leachate fermentation.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, los microorganismos de fermentación se eligen entre un grupo que consta de Methanobacterium, Methanobrevibacter, Metanospirillum y Methanosarcina o una mezcla de ellos, para privilegiar producción de gas metano (CH_{4}) durante la fermentación.According to a further aspect of the invention, the fermentation microorganisms are chosen from a group consisting of Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanospirillum and Methanosarcin or a mixture thereof, to privilege production of methane gas (CH4) during fermentation .

Aún conforme a característica de la invención el líquido resultante tras las etapas a) hasta g), o bien de las etapas a) hasta h) será utilizado como abono líquido para plantas, que puede exigir tal y como se mencionó con anterioridad, un tratamiento físico/químico para hasta alcanzar porcentajes en metales pesados permitidos por la normativa medioambiental y que sean tolerados y/o por los vegetales que deben nutrirse.Still according to the characteristic of the invention the resulting liquid after stages a) to g), or from the stages a) until h) it will be used as liquid fertilizer for plants, which may require, as previously mentioned, a treatment physical / chemical to reach percentages in heavy metals allowed by environmental regulations and that are tolerated and / or for the vegetables that must be nourished.

Brief description of the figures

Otras características y ventajas de la invención resultarán más claramente de la siguiente descripción que ha sido realizada con la ayuda de los dibujos anexos relativos a ejemplos de ejecución no limitativos y en los queOther features and advantages of the invention will result more clearly from the following description that has been made with the help of the accompanying drawings relating to examples of non-limiting execution and in which

La figura 1 muestra una instalación de laboratorio para ilustrar el método según la invención.Figure 1 shows an installation of laboratory to illustrate the method according to the invention.

La figura 2, muestra de manera esquemática un reactor para realización a nivel industrial del método conforme a la invención.Figure 2 schematically shows a reactor for industrial level realization of the method according to the invention.

Detailed description of one embodiment

Como se muestra por la figura 1 una instalación, indicada en general con la referencia numérica 1, para llevar a cabo a nivel de laboratorio el método según la invención, comprende un matraz de reacción 11 sumergido en un baño refrigerante de aceite 12 contenido en un recipiente 13 que tiene un primer termómetro 14 para control de la temperatura del baño de aceite.As shown in Figure 1 an installation, indicated in general with reference number 1, to carry out at the laboratory level the method according to the invention comprises a reaction flask 11 immersed in an oil cooling bath 12 contained in a container 13 having a first thermometer 14 for oil bath temperature control.

El matraz de reacción tiene un dosificador 15 a través del que se introduce un volumen L de lixiviado. Una cámara 16 sirve para realizar una siembra de bacterias metanogénicas, por ejemplo Methanobacterium, Methanobrevibacter, Metanospirillum y Methanosarcina, utilizando una salida 160 que penetra en el volumen L de lixiviado. Un segundo termómetro 17 está introducido en el matraz 11 para controlar la temperatura de la fermentación del lixiviado tras la siembra de las bacterias.The reaction flask has a dispenser 15 through which a volume L of leachate is introduced. A chamber 16 serves to perform a seeding of methanogenic bacteria, for example Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanospirillum and Methanosarcin , using an outlet 160 that penetrates the volume L of leachate. A second thermometer 17 is introduced in the flask 11 to control the temperature of the leachate fermentation after seeding of the bacteria.

Además, el matraz está comunicado a través de una toma 18 de un cromatógrafo de gases 19 a cuya salida está previsto un control isocinético 110 de la producción de biogás a fin de medir la composición y caudal del gas de salida 111 producido por la fermentación del lixiviado mediante las bacterias metanogénicas.In addition, the flask is communicated through a takes 18 of a gas chromatograph 19 whose output is planned an isokinetic control 110 of biogas production in order to measure the composition and flow rate of the outlet gas 111 produced by the leachate fermentation by methanogenic bacteria.

Esta instalación 1, sirve para realizar un ajuste de la temperatura del reactor a nivel industrial, así como para determinar por aproximación el caudal de gas producido.This installation 1, serves to make an adjustment of the reactor temperature at the industrial level, as well as for determine by approximation the flow of gas produced.

Para llevar una explotación industrial del método conforme a la invención, tal y como se representa a través de la figura 2, se proporciona un reactor 21 con:To carry an industrial exploitation of the method according to the invention, as represented by the Figure 2, a reactor 21 is provided with:

--: una tubería de entrada 22 para introducción del lixiviado a tratar;a inlet pipe 22 for leaching introduction to try;

--: una tubería de salida 23 del producto fermentado, con una tasa de DQO a lo sumo del 50% del contenido inicial y que consta de un equipo 230 para medida del caudal;a outlet pipe 23 of the fermented product, with a COD rate at the maximum of 50% of the initial content and consisting of a 230 team for flow measurement;

--: una tubería de salida 24 de lo gases producidos por la fermentación;a outlet pipe 24 of the gases produced by the fermentation;

--: una cámara de refrigeración 25 formada por una doble pared del reactor, para regular la temperatura del liquido durante la fermentación con una entrada 250 y una salida 251 para los medios refrigerantes;a cooling chamber 25 formed by a double reactor wall, to regulate the temperature of the liquid during fermentation with an input 250 and an output 251 for the media refrigerants;

--: una "boca de hombre" 26, para limpieza del interior del reactor;a "Man's mouth" 26, for cleaning the inside of the reactor;

--: un dispositivo 27 para incorporación del "pie de cuba" a base de microorganismos;a device 27 for incorporating the "foot of Cuba" based on microorganisms;

--: al menos, una válvula de seguridad 28 para control de la presión en el interior del reactor;to the less, a safety valve 28 for pressure control in the reactor interior;

--: termómetros 29, 210, para respectivo control de la temperatura interior del reactor y la temperatura del refrigerante en la cámara de doble pared;thermometers 29, 210, for respective control of the internal temperature of the reactor and the temperature of the refrigerant in the double wall chamber;

--: un manómetro 211 para control de la presión producida dentro del reactor; ya pressure gauge 211 to control the pressure produced within the reactor; Y

--: una entrada 212 para introducir gases y/o aditivos a la masa en fermentación.a entry 212 to introduce gases and / or additives to the dough in fermentation.

El procedimiento conforme a la invención se lleva a cabo en este reactor conforme a lo siguiente: se prepara el pie de cuba, es decir la siembra de bacterias metanogénicas y se introduce en el interior del reactor 21, incorporándose el lixiviado homogeneizado a fermentar rellenando dos tercios del volumen de dicho reactor 21.The process according to the invention is carried out. carried out in this reactor according to the following: the foot of Cuba, that is the planting of methanogenic bacteria and is introduced inside the reactor 21, the leachate being incorporated homogenized to ferment filling two thirds of the volume of said reactor 21.

A continuación se procederá a comprobar el caudal de producción de gases y en especial de CH_{4} que se extrae y envasa para su posterior aprovechamiento.Then proceed to check the flow rate of gas production and especially of CH4 that is extracted and packaged for later use.

La fermentación puede ser controlada y alterada mediante variación de los siguientes parámetros y/o características: temperatura y presión en el interior del reactor, volumen del líquido a tratar y utilización de diferentes bacterias metanogénicas.Fermentation can be controlled and altered. by variation of the following parameters and / or characteristics: temperature and pressure inside the reactor, volume of liquid to be treated and use of different bacteria methanogenic

El proceso de fermentación se mantiene hasta que la tasa DQO del líquido fermentado sea al menos el 50% del inicial, extrayéndose entonces el líquido tratado para su utilización como abono líquido para plantas, previo análisis de su contenido en contaminantes tales como metales pesados, hasta alcanzar las proporciones exigidas por las normas de las Leyes Medioambientales.The fermentation process is maintained until the COD rate of the fermented liquid is at least 50% of the initial, then removing the treated liquid for use as liquid fertilizer for plants, previous analysis of its content in contaminants such as heavy metals, until reaching proportions required by the rules of the Laws Environmental

Suficientemente que se ha descrito el objeto de la invención solamente resta señalar que las realizaciones derivadas de cambios no esenciales, así como las resultantes de una aplicación de rutina de lo anteriormente revelado, deberán considerarse incluidas en su ámbito de manera que la invención tan solo estará limitada por el alcance de las siguientes reivindicaciones.Enough that the object of the invention only remains to point out that the derived embodiments of non-essential changes, as well as those resulting from an application Routine of the above, should be considered included in its scope so that the invention will only be limited by the scope of the following claims.

List of numerical references used

--: Instalación laboratorio (1).Laboratory installation (1).

--: Matraz de reacción (11).Flask reaction (11).

--: Baño aceite refrigerante (12).Bathroom refrigerant oil (12).

--: Recipiente baño aceite (13).Oil bath container (13).

--: Termómetro para refrigerante (14)Coolant thermometer (14)

--: Dosificador lixiviado (15).Leachate dispenser (15).

--: Cámara siembra microorganismos fermentación (16).Camera sowing fermentation microorganisms (16).

--: Salida cámara 16.Departure camera 16.

--: Termómetro para lixiviado (17).Leachate thermometer (17).

--: Toma de gas (18).Taking gas (18).

--: Cromatógrafo de gases (19).Gas chromatograph (19).

--: Control isocinético biogás (110).Isokinetic biogas control (110).

--: Caudal de biogás (111).Flow of biogas (111).

--: Reactor industrial (21).Industrial reactor (21).

--: Tubería de entrada lixiviado (22)Leached inlet pipe (22)

--: Tubería salida del lixiviado fermentado (23)Fermented leachate outlet pipe (2. 3)

--: Equipo medida caudal lixiviado (230)Team leachate flow measurement (230)

--: Tubería de salida de los gases de fermentación (24)Gas outlet pipe fermentation (24)

--: Cámara de refrigeración de doble pared (25)Camera double wall refrigeration (25)

--: Tubería entrada refrigerantes cámara refrigeración (250)Inlet pipe refrigerant chamber cooling (250)

--: Tubería salida refrigerantes cámara refrigeración (251)Pipe refrigerant outlet pipe refrigeration (251)

--: Boca de hombre (26)Mouth men's (26)

--: Tubería incorporación microorganismos 27Pipeline incorporating microorganisms 27

--: Válvula seguridad control presión interior reactor (28)Pressure control safety valve Inner reactor (28)

--: Termómetro temperatura interior (29)Indoor temperature thermometer (29)

--: Termómetro temperatura cámara refrigerante (210)Chamber temperature thermometer refrigerant (210)

--: Manómetro presión interior reactor (211)Pressure gauge inside reactor (211)

--: Tubería entrada gases y/o aditivos al interior reactor (212).Inlet pipe gases and / or additives to Inner reactor (212).

Claims

1. Method for fermentative treatment of leachates from landfills and urban solid waste treatment plants, characterized in that it comprises stages of:

b)b): Preparación de un "pie de cuba" mezclando con microorganismos de fermentación al menos una quinta parte del antedicho volumen (V) de lixiviado a tratar;Preparation of a "foot of Cuba" mixing with fermentation microorganisms at least one fifth part of the aforementioned volume (V) of leachate to be treated;

c)C): Adición gradual a dicho "pie de cuba" de los cuatro quintos restantes del citado volumen (V);Gradual addition to said "foot of Cuba "of the remaining four fifths of that volume (V);

e)and): Control de temperatura y presión de fermentación para controlar la actividad fermentativa de los microorganismos de fermentación utilizados;Temperature and pressure control of fermentation to control the fermentation activity of fermentation microorganisms used;

2. Method for treating leachate from landfills and urban solid waste treatment plants, according to claim 1, characterized in that an additional stage of:

h) biogas extraction resulting from the leachate fermentation.

3. Method for treating leachate from landfills and urban solid waste treatment plants, according to claims 1 and 2, characterized in that the fermentation microorganisms are chosen from a group consisting of Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanosarcinum and Methanosarcin or a mixture of them, to favor the production of methane gas (CH4) during fermentation.

4. Reactor for carrying out the method according to the preceding claims, characterized in that said reactor (21) comprises:

--: una tubería de entrada (22) para introducción del lixiviado a tratar;a inlet pipe (22) for leaching introduction to try;

--: una tubería de salida (23) del producto fermentado que consta de un equipo (230) para medida del caudal;a outlet pipe (23) of the fermented product consisting of a equipment (230) for flow measurement;

--: una tubería de salida (24) de lo gases producidos por la fermentación;a outlet pipe (24) of the gases produced by the fermentation;

--: una cámara de refrigeración (25) formada por una doble pared del reactor, para regular la temperatura del líquido durante la fermentación con una entrada (250) y una salida (251) para los medios refrigerantes;a cooling chamber (25) formed by a double wall of the reactor, to regulate the temperature of the liquid during fermentation with an inlet (250) and an outlet (251) for cooling media;

--: una "boca de hombre" (26), para limpieza del interior del reactor;a "Man's mouth" (26), for cleaning the inside of the reactor;

--: un dispositivo (27) para incorporación del "pie de cuba" a base de bacterias y/o microorganismos;a device (27) for incorporating the "foot of Cuba" based on bacteria and / or microorganisms;

--: al menos, una válvula de seguridad (28) para control de la presión en el interior del reactor;to the less, a safety valve (28) for pressure control in the inside of the reactor;

--: termómetros (29, 210) para respectivo control de la temperatura interior del reactor y la temperatura del refrigerante en la cámara de doble pared;thermometers (29, 210) for respective control of the internal temperature of the reactor and the temperature of the refrigerant in the double wall chamber;

--: un manómetro (211) para control de la presión producida dentro del reactor; ya pressure gauge (211) to control the pressure produced within the reactor; Y

--: una entrada para introducción de gases y/o aditivos a la masa en fermentación.a input for introduction of gases and / or additives to the dough in fermentation.

5. Use of the liquid resulting from the method according to claims 1 to 3 as liquid fertilizer for plants.

6. Use of the liquid according to the claim 5, in diluted form or with purification to achieve a default heavy metal content.