ES2332630B2 - Tratamiento de lodos de materia organica. - Google Patents

Abstract

Tratamiento de lodos de materia orgánica.

Un procedimiento para tratar un lodo de materia orgánica incluye, en una fase de mezclado, mezclar un lodo de materia orgánica y materia orgánica esterilizada particulada, para formar una mezcla de materia orgánica. Esta mezcla se seca en una fase de secado para obtener un producto orgánico particulado homogéneo.

Description

Tratamiento de lodos de materia orgánica.

Esta invención se refiere al tratamiento de lodos de materia orgánica. En particular, se refiere a un procedimiento para tratar un lodo de materia orgánica, y a la producción de materia orgánica esterilizada particulada, adecuada para su uso en el procedimiento.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para tratar un lodo de materia orgánica, procedimiento que incluye

en una fase de mezclado, mezclar un lodo de materia orgánica y materia orgánica esterilizada particulada, para formar una mezcla de materia orgánica; y

en una fase de secado, secar la mezcla de materia orgánica para obtener un producto orgánico particulado homogéneo.

El lodo de materia orgánica puede ser un fertilizante orgánico líquido o de tipo lodo. El fertilizante orgánico puede ser un lodo desinfectado esterilizado enriquecido.

En una realización de la invención, el fertilizante orgánico o lodo desinfectado esterilizado enriquecido puede ser el obtenido mediante el procedimiento del documento ZA 89/6160, que se incorpora así al presente documento mediante referencia. Por tanto, puede ser el obtenido introduciendo gas de amoniaco anhidro en lodo de depuradora sin tratar, activado o digerido que contiene desde el 2% hasta el 50%, normalmente del 2% al 25%, en masa, de material de desecho sólido, para formar un producto intermedio de lodo de depuradora; añadiendo una cantidad suficiente del gas de amoniaco anhidro para elevar el pH del lodo de depuradora hasta aproximadamente 11,6 y la temperatura del lodo en entre 30ºC y 60ºC, y dejando que reaccione el amoniaco con el producto intermedio de lodo de depuradora durante al menos 5 minutos, normalmente al menos 11 minutos; y añadiendo una cantidad suficiente de un ácido inorgánico que puede reaccionar exotérmicamente con el amoniaco y/o un complejo de amonio/producto intermedio formado en el lodo de depuradora hasta neutralizar el amoniaco, y por tanto el producto intermedio, hasta un pH de aproximadamente 7, y para elevar la temperatura del producto intermedio hasta al menos 65ºC, siendo menor la cantidad de ácido usada que la requerida para reaccionar estequiométricamente con el gas de amoniaco añadido al mismo. Por tanto, el amoniaco actúa como un agente esterilizante y desinfectante.

Sin embargo, en su lugar, puede usarse lodo de cualquier otro material orgánico adecuado. Por ejemplo, la materia orgánica puede ser a base de papel, en cuyo caso el lodo es pasta de papel; o puede ser abono líquido de origen animal, por ejemplo, de cerdo.

En principio, puede usarse cualquier materia orgánica esterilizada particulada adecuada. Por tanto, en una realización de la invención, la materia orgánica esterilizada particulada puede ser un producto orgánico granulado homogéneo. En otras palabras, parte del producto orgánico granulado homogéneo se recircula luego y se mezcla con el lodo. Por tanto, la materia orgánica esterilizada está en forma de partículas de materia sólida seca.

Sin embargo, en otra realización de la invención, el material orgánico esterilizado particulado puede ser en cambio, o adicionalmente, de manera particular para condiciones de puesta en marcha, el obtenido mediante el secado de un lodo de materia orgánica esterilizado adecuado, y la trituración de la materia orgánica secada resultante hasta obtener la materia orgánica esterilizada particulada. La materia orgánica puede ser entonces aguas cloacales; sin embargo, en su lugar, puede usarse cualquier otra materia orgánica adecuada, tal como papel de modo que el lodo esté en forma de pasta de papel; abono de origen animal, por ejemplo, de cerdo; o similares. El lodo de materia orgánica esterilizado tiene preferiblemente un pH equilibrado, y puede ser el obtenido mediante la adición de un agente esterilizante a lodo de materia orgánica sin tratar. El secado del lodo puede efectuarse en un lecho de secado solar, y el secado puede efectuarse durante un periodo de desde 2 días hasta 6 meses, dependiendo de las condiciones meteorológicas y el área superficial del lecho. La materia orgánica secada puede triturarse, por ejemplo haciéndola pasar a través de un molino.

Se cree que las partículas de la materia orgánica esterilizada particulada actúan como núcleos para la coagulación y floculación del lodo, que recubre así los núcleos cuando se mezclan los componentes, y que el agente esterilizante que está presente podría ayudar, o bien directa o bien indirectamente, es decir, como un producto intermedio, en la coagulación y la floculación. El mezclado garantiza que los componentes se combinan uniforme y homogéneamente antes de someterse al secado.

El lodo de materia orgánica puede tener normalmente un contenido en sólidos del 16% al 30% basado en la masa. La razón en masa de lodo de materia orgánica con respecto a materia orgánica esterilizada particulada puede ser de desde 1:1 hasta 7:3.

La fase de mezclado puede comprender cualquier mezcladora adecuada, que puede ser por tanto una mezcladora normal o una mezcladora de alta cizalladura. El tiempo de retención del lodo de materia orgánica y la materia orgánica esterilizada particulada en la mezcladora puede ser de desde 5 segundos hasta 2 minutos. El tiempo de retención puede depender, entre otros, de la proporción de lodo con respecto a materia orgánica particulada.

La fase de secado puede comprender cualquier secadora adecuada tal como una secadora de tambor rotativo, una secadora de lecho fluidizado o una secadora por pulverización. En una realización de la invención, el secado puede efectuarse en una secadora de tambor rotativo a través de la cual pasa aire, como agente de secado, en contracorriente con respecto a la mezcla. Sin embargo, en su lugar, el aire y la mezcla pueden pasar a través de la secadora en corrientes paralelas.

La temperatura de secado, por ejemplo la temperatura del aire caliente que se usa en la secadora de tambor rotativo, no debe superar los 90ºC, y preferiblemente no debe superar los 75ºC, de modo que el valor biológico intrínseco del producto no se pone en peligro. Por tanto, la temperatura del aire, cuando se usa aire como agente de secado, puede ser de desde 50ºC hasta 75ºC, y su humedad relativa puede ser de desde el 5% hasta el 0,05% (en masa).

Por tanto, el producto orgánico homogéneo está en forma de partículas sólidas y es adecuado para su uso como fertilizante.

Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para producir materia orgánica esterilizada particulada, procedimiento que incluye

añadir un agente esterilizante a un lodo de materia orgánica, para formar un lodo de materia orgánica esterilizado;

secar el lodo de materia orgánica esterilizado, para obtener materia orgánica esterilizada secada; y

triturar la materia orgánica secada para obtener materia orgánica esterilizada particulada.

La materia orgánica esterilizada particulada así obtenida es adecuada para su uso en el procedimiento según el primer aspecto de la invención.

El agente esterilizante, la adición del mismo al lodo, el secado del lodo y la trituración de la materia orgánica secada pueden ser tal como se describió anteriormente en el presente documento.

La invención se describirá ahora en más detalle con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que

la figura 1 muestra, en forma de diagrama de bloques simplificado, un procedimiento según la invención para tratar un fertilizante orgánico; y

la figura 2 muestra, en forma de diagrama de flujo simplificado, un procedimiento para producir materia orgánica esterilizada particulada, adecuada para su uso en el procedimiento de la figura 1.

Haciendo referencia a la figura 1, el número de referencia 10 indica generalmente un procedimiento según la invención para tratar un fertilizante orgánico en forma líquida o de lodo. El procedimiento 10 incluye una línea 12 de flujo de fertilizante orgánico que conduce a una mezcladora 14. Una línea 16 de flujo conduce desde la mezcladora 14 hasta una secadora 18 de tambor rotativo, con una línea 20 de retirada de producto orgánico particulado que conduce desde el tambor 18.

La línea 20 de flujo conduce a una fase 22 de tamizado y clasificación, con una línea 24 de retirada de producto que conduce desde la fase 22.

Una línea 26 de recirculación de producto conduce desde la fase 22 hasta un molino 28, con una línea 30 que conduce desde el molino 28 hasta la mezcladora 14.

Una línea 32 de aire caliente conduce desde una fuente 34 de calor, por ejemplo un sistema de bomba de calor, hacia la secadora 18, con una línea 36 de aire usado desde la secadora de vuelta al sistema de bomba de calor.

En el procedimiento 10 se trata fertilizante orgánico. El fertilizante orgánico está en forma de líquido o de lodo.

El fertilizante orgánico puede ser un lodo desinfectado esterilizado enriquecido, tal como el producido mediante un procedimiento según el documento ZA 89/6160 que se incorpora así al presente documento mediante referencia. Por tanto, en una realización de la invención, el fertilizante orgánico puede ser el obtenido mediante el espesamiento de un lodo de depuradora desde una concentración en sólidos del 0,01-5% (en masa) hasta un contenido en sólidos de aproximadamente el 15% (en masa); el tratamiento del lodo de depuradora espesado en un reactor tubular a una presión de 1-3 bar(g) mediante la adición al mismo, con un mezclado íntimo, de amoniaco gaseoso suficiente para elevar su pH hasta aproximadamente 11,6 y elevándose la temperatura del lodo en aproximadamente 40ºC, seguido opcionalmente por la adición, tras haber reaccionado el lodo con el amoniaco durante aproximadamente 10 minutos, de un agente esterilizante tal como peróxido de hidrógeno u ozono, seguido por la adición al mismo, con mezclado íntimo, de ácido fosfórico suficiente para neutralizar el amoniaco en la suspensión de modo que su pH es de aproximadamente 7, y elevándose la temperatura del lodo, a través de la reacción exotérmica entre el amoniaco y el ácido fosfórico, hasta al menos 65ºC-70ºC, para obtener un lodo desinfectado esterilizado enriquecido o fertilizante orgánico; y opcionalmente, la adición de un nutriente tal como un nitrato al fertilizante orgánico.

En uso, el fertilizante orgánico, que está por tanto en forma de un lodo o líquido, entra en la mezcladora 14 a lo largo de la línea 12 de flujo. El fertilizante orgánico tiene un contenido en sólidos de aproximadamente el 25% al 30% en masa. En la mezcladora 14, se mezcla el fertilizante orgánico con el producto orgánico granulado homogeneizado que se recircula a la mezcladora a lo largo de la línea 26 de flujo, el molino 28 y la línea 30 de flujo. La razón en masa de fertilizante orgánico con respecto a producto orgánico recirculado es normalmente de 6:4. El tiempo de retención en la mezcladora 14 es normalmente de aproximadamente 10 a 20 segundos.

En la mezcladora 14, el producto orgánico granulado homogeneizado recirculado, que está por tanto en forma de partículas sustancialmente sólidas, actúa como núcleos para el fertilizante orgánico, recubriendo el fertilizante orgánico las partículas de producto orgánico. Las partículas de materia orgánica actúan así como núcleos para la coagulación y la floculación del fertilizante orgánico, tal como se describió anteriormente en el presente documento. La mezcladora garantiza que los componentes se combinan uniforme y homogéneamente.

La mezcla resultante pasa a lo largo de la línea 16 de flujo hasta la secadora 18 rotativa en la que se pone en contacto en contracorriente con aire caliente, que entra a lo largo de la línea 32, y que está a una temperatura de aproximadamente 65ºC a 75ºC y una humedad relativa de aproximadamente el 2% al 0,5%. El aire usado se retira de la secadora 18 a lo largo de la línea 36 y vuelve a calentarse en la fuente 34 de calor, que es normalmente un sistema de bomba de calor.

La mezcla que entra en la secadora 18 tiene normalmente un contenido en humedad de aproximadamente el 40% al 50% basado en la masa.

Se produce un producto orgánico que está homogeneizado, es decir, que tiene una composición homogénea, y que está en forma particulada o granulada, en la secadora 18, y éste pasa, a lo largo de la línea 20 de flujo, hasta la fase 22 de tamizado y clasificación. Se apreciará que, debido al uso de la secadora 18 de tambor, las partículas se redondean y acondicionan, facilitando de ese modo el tamizado y la clasificación de las mismas.

Las partículas de producto de tamaño correcto, que oscilan en tamaño desde 3 mm hasta 5 mm, se retiran a lo largo de la línea 24 de flujo y pueden meterse en bolsas, almacenarse y comercializarse como un fertilizante orgánico.

Las partículas de producto más pequeñas de lo normal, es decir, partículas menores que aproximadamente 3 mm, son retiradas a lo largo de la línea 26, como lo son las partículas de producto mayores de lo normal, es decir, partículas mayores que aproximadamente 5 mm. Las partículas mayores de lo normal pasan a través del molino 28 en el que se muelen, normalmente hasta un tamaño de aproximadamente 0,5 mm a 0,05 mm, tras lo cual se recirculan a la mezcladora 14 en la que actúan como núcleos tal como se describió anteriormente en el presente documento. Naturalmente, no es necesario que las partículas más pequeñas de lo normal que se retiran de la fase 22 de tamizado y clasificación pasen a través del molino 28 sino que en su lugar pasan directamente a la mezcladora 14.

Se cree que el producto particulado que se recircula a la mezcladora 14, aparte de contener un agente esterilizante (amoniaco) que ayuda en la coagulación y la floculación del fertilizante orgánico, tiene también componentes químicos/biológicos intrínsecos que lo convierten en un agente de mezclado adecuado para ayudar en la formación de gránulos en la secadora 18. Por tanto, es posible alimentar una mezcla, que contiene un contenido en humedad superior al esperado, a la secadora 18 sin aumentar la probabilidad de que la mezcla se pegue a la pared de la secadora, y producir así un producto final enriquecido o de valor añadido adecuado para su uso como un fertilizante particulado seco.

Si se desea, durante la puesta en marcha o el funcionamiento normal, puede añadirse materia orgánica esterilizada particulada externa adicional a la mezcladora 14 a lo largo de una línea 38 indicada con una línea de puntos. Por tanto, esta materia orgánica esterilizada particulada forma parte de la materia orgánica esterilizada particulada total que se añade al lodo en la mezcladora 14.

La materia orgánica esterilizada particulada externa así usada puede ser la obtenida mediante el procedimiento 50 tal como se indica en la figura 2.

El procedimiento 50 incluye una línea 52 de lodo de materia orgánica sin tratar que conduce a una fase 54 de mezclado a la que también conduce una línea 56 de adición de agente esterilizante. Una línea 58 de transferencia de materia orgánica esterilizada conduce desde la mezcladora 54 hasta un lecho 60 de secado solar. Una línea 62 de retirada conduce desde la secadora 60 hasta un molino 64 desde el que conduce la línea 38 de materia orgánica esterilizada particulada.

En uso, el lodo de materia orgánica sin tratar, por ejemplo lodo de depuradora sin tratar, pasta de papel, un lodo de abono de cerdo y agua o similares, se introduce en la mezcladora 54 a lo largo de la línea 52. Se introduce suficiente agente esterilizante tal como amoniaco y ácidos inorgánicos, a lo largo de la línea 56, en la mezcladora 54 con el fin de esterilizar el lodo. El lodo esterilizado pasa a lo largo de la línea 58 hasta el lecho 60 de secado solar en el que se somete a secado solar durante un periodo de normalmente aproximadamente 10 semanas. Cuando el componente de agua del lodo se ha evaporado sustancialmente de modo que queda un producto seco residual, se hace pasar el producto secado por el molino 64, en el que se muele hasta materia orgánica esterilizada particulada de tamaño apropiado, normalmente de 0,5 mm a 0,05 mm, que se alimenta entonces a la mezcladora 14.

Por tanto, se halló de manera inesperada que el procedimiento 10 proporciona una manera particularmente eficaz de deshidratar y granular un fertilizante orgánico líquido, es decir, de convertir un fertilizante orgánico líquido en un fertilizante orgánico particulado sólido. En particular, añadiendo las partículas sólidas secas o núcleos al lodo de materia orgánica, se reduce el contenido en agua del lodo y de ese modo se evitan en gran parte las viscosidades extremas, que se alcanzan normalmente cuando se secan los lodos y que conducen a la obstrucción del equipo de secado usado.

Claims (9)

1. Procedimiento para producir un producto orgánico particulado homogéneo a partir de un lodo de materia orgánica espesado, procedimiento que incluye

en una fase de tratamiento, tratar un lodo de materia orgánica espesado sucesivamente con amoniaco y un ácido inorgánico, produciendo el amoniaco un aumento en el pH del lodo y produciendo el ácido inorgánico una disminución en el pH del lodo, para formar un lodo enriquecido,

en una fase de mezclado, mezclar el lodo enriquecido y la materia orgánica esterilizada particulada para formar una mezcla de materia orgánica; y

en una fase de secado, secar la mezcla de materia orgánica para obtener un producto orgánico particulado homogéneo, comprendiendo dicha fase de secado una secadora, y no superando la temperatura de secado los 90ºC,

siendo la razón en masa entre el lodo enriquecido y la materia orgánica esterilizada particulada de entre 1:1 y 7:3 de modo que el contenido en agua de la mezcla es inferior al contenido en agua del lodo enriquecido, actuando la materia orgánica esterilizada particulada como agente de nucleación que ayuda en la granulación del lodo enriquecido, estando al menos parte de la materia orgánica esterilizada particulada en forma de producto orgánico particulado homogéneo triturado recirculado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el lodo de materia orgánica espesado es un fertilizante orgánico.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el lodo de materia orgánica espesado es lodo de depuradora, pasta de papel o abono de origen animal líquido.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 inclusive, en el que el ácido inorgánico es ácido fosfórico.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 inclusive, en el que el lodo de materia orgánica espesado tiene un contenido en sólidos del 16% al 30% basado en masa.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 inclusive, en el que la razón en masa entre el lodo enriquecido y el material orgánico esterilizado particulado es de 6:4.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 inclusive, en el que la fase de mezclado comprende una mezcladora, siendo el tiempo de retención del lodo enriquecido y la materia orgánica esterilizada particulada en la mezcladora de desde 5 segundos hasta 2 minutos.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 inclusive, en el que la temperatura de secado no supera los 75ºC.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 inclusive, en el que la secadora es una secadora de tambor rotativo a la que se alimenta aire caliente que sirve para secar la mezcla de materia orgánica, teniendo el aire caliente una temperatura de aire de entrada desde 50ºC hasta 75ºC y una humedad relativa de desde el 5% hasta el 0,05%
(en masa).