ES2346428T3 - Procedimiento y dispositivo para tratar abono en bruto. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de abono en bruto que permite la producción de fertilizante sólido, fertilizante líquido y agua reciclable, que comprende las siguientes etapas: - se separan una fase líquida y una fase sólida (33); - se filtra la fase líquida de manera que se produzca por un lado un concentrado que contiene sustancialmente los compuestos nitrogenados del abono y por otro lado un filtrado constituido por el agua recicla- ble; - se recoge el concentrado de compuestos nitrogenados que constituyen el fertilizante líquido; - se deshidrata la fase sólida del abono en condiciones que permitan minimizar el contenido de agua a entre 10 y 60% en peso; y - Se aglomera la fase sólida deshidratada con el fin de obtener gránulos que constituyen el fertilizante sólido; caracterizado porque, antes de la separación de la fase sólida y de la fase líquida, se añade a una cantidad de abono en bruto un agente floculante capaz de formar flóculos que contienen los componentes sólidos del abono y se mezcla el conjunto de abono en bruto y agente floculante (11, 17); a continuación se añade al producto obtenido combinando el abono en bruto y el agente floculante un agente de sedimentación basado en polvos de piedras naturales y/o de derivados industriales que favorece el espesamiento de la mezcla y la producción de una fase sólida y una fase líquida (25); se recicla el filtrado para añadir al abono en bruto y al agente floculante (19), se realiza la separación de la fase sólida y de la fase líquida por decantación (33) y se realiza la aglomeración de la fase sólida deshidratada por agitación en frío con adición de un agente ligante.
Description
Procedimiento y dispositivo para tratar abono en
bruto.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un dispositivo para tratar abono en bruto, que
permiten la producción de fertilizante sólido, fertilizante líquido
y agua, que responden eventualmente a las normas medioambientales y
que puede devolverse de forma segura al medio ambiente o simplemente
reciclarse. Particularmente, el procedimiento y el dispositivo
están adaptados para permitir la separación y el tratamiento
separado de los componentes líquido y sólido del abono porcino,
usando polvo de rocas naturales y/o de derivados industriales como
agente de sedimentación de las partículas coloidales del abono.
Además de la valorización del abono, este procedimiento y este
dispositivo permiten la valorización de los residuos de cantera.
La creación de grandes pocilgas plantea
problemas crecientes en cuanto a la gestión del abono porcino.
Convencionalmente, los criadores de cerdos eliminan el abono
porcino mediante el esparcimiento de éste sobre tierras agrícolas.
Aunque esta solución sea económica, plantea problemas crecientes,
especialmente la contaminación del aire causada por los malos
olores, la contaminación del agua subterránea y de las fuentes, al
igual que la contaminación de los suelos resultante de la gran
cantidad de desechos. Para contrarrestar estos problemas, los
agricultores han recurrido cada vez más al transporte del abono en
camiones con el fin de disponer de tierras de esparcimiento
alejadas. Esta situación conlleva sin embargo inconvenientes tales
como el aumento de los costes ligados al esparcimiento y las
dificultades de transporte de un material líquido.
Más que entretenerse en el modo de disposición
del abono, ciertos investigadores se han inclinado por los modos de
tratamiento del abono. Entre estos, se encuentra la biofiltración
con la ayuda de material biológico tal como espuma de turba o paja.
Este procedimiento presenta las ventajas de no causar contaminación
secundaria, permite una reducción de olores de 60% a 80% y es una
tecnología poco costosa y fácil de instalar, que puede usarse en
espacios limitados. Sin embargo, los biofiltros deben reemplazarse
periódicamente y no permiten ninguna valorización de la materia
orgánica. Otra estrategia dirigida a añadir aditivos al abono
permite una reducción de olores de 70% a 85%, una reducción de
materia sólida y una reducción de amoniaco. Los aditivos usados
pueden ser agentes enmascarantes, agentes químicos que permiten
absorber los olores, o incluso agentes biológicos. Además de ser
costosa, los resultados obtenidos usando esta estrategia son
moderados a día de hoy.
La adición de aditivos a la alimentación de los
cerdos constituye una alternativa para reducir los olores y las
cantidades de amoniaco en el abono porcino. Efectivamente, agentes
tales como aminoácidos, zeolitas, carbón, extractos de plantas,
enzimas, microbios o sales pueden añadirse a la alimentación con el
fin de mejorar la conversión de la alimentación y los rendimientos
de crecimiento de los cerdos. Esta tecnología es sin embargo
también costosa y la eficacia de este procedimiento no consigue la
unanimidad de los mercados comerciales. Otros criadores eligen
simplemente recubrir su fosa de purín con la ayuda de tapas de
diferentes naturalezas, evitando así la emisión de malos olores,
mientras que otros eligen acondicionar barreras biológicas de
árboles alrededor de sus instalaciones, evitando así el
desplazamiento de los malos olores.
La técnica anterior describe también
procedimientos que se dirigen a separar los componentes sólidos y
líquidos contenidos en el abono porcino. La patente estadounidense
publicada con el número US 4.193.206 describe un procedimiento se
secado de purín y de filtración de agua. Este procedimiento requiere
el secado térmico o la deshidratación mecánica en una cámara
cilíndrica provista de paredes porosas. La patente estadounidense
publicada con el número US 4.270.279 describe un procedimiento para
secar y esterilizar los lodos contaminados secando estos últimos y
fragmentándolos en trozos pequeños. La patente estadounidense
publicada con el número US 4.295.972 describe a su vez un
procedimiento para tratar agua que contiene contaminantes. Este
procedimiento comprende, entre otras, una etapa en la que se añade
óxido de calcio al agua contaminada para el secado preliminar y se
transforma el compuesto obtenido en forma de gránulos. La patente
estadounidense publicada con el número US 5.013.458 describe un
procedimiento y un aparato que permiten la reducción de patógenos y
de desechos. Este procedimiento incluye una etapa de hidratación
realizada elevando el pH de los lodos usados que permite la
liberación de calor. La patente estadounidense publicada con el
número US 5.885.461 describe un procedimiento y un sistema que se
dirigen a tratar los purines de animales domésticos tales como los
cerdos, que comprenden las etapas de compresión del abono para
separar los líquidos de los sólidos y secado de los lodos
contaminados. La adición de carbonato de calcio permite reducir los
malos olores y la adición de polímeros en la etapa de compresión de
los lodos favorece la separación del líquido contenido en los lodos.
El líquido obtenido se trata a continuación con la ayuda de una
membrana de filtro que permite retirar los elementos indeseables
del líquido. Se devuelve el líquido filtrado eventualmente al medio
ambiente.
Aunque este último procedimiento presenta
características interesantes, la separación de los componentes
sólidos y líquidos del abono necesita una etapa mecánica
suplementaria que genera costes energéticos adicionales. Además,
ningún procedimiento prevé la adición de un agente de precipitación
que permita la separación de los componentes sólidos y líquidos del
abono y que permita el tratamiento separado de estas dos fases.
La patente estadounidense US 6.409.788 postula
el uso de un agente de floculación y de productos químicos que
favorecen la precipitación de los fosfatos, asociados a una base y a
un agente de retención de amoniaco. Se trata evidentemente de un
procedimiento costoso y que se limita a la separación de fosfatos y
a la formación de una fase líquida muy impura.
Sería por tanto interesante disponer de un
procedimiento que permitiera el tratamiento de abono en bruto y que
permitiera la valorización de los residuos de cantera, utilizables
como agente de precipitación de partículas sólidas.
La invención tiene como objeto un procedimiento
de tratamiento del abono en bruto que permite la producción de
fertilizante sólido, fertilizante líquido y agua reciclable. El
procedimiento comprende las etapas indicadas en la reivindicación 1
adjunta.
El abono en bruto contiene habitualmente entre 1
y 10%, preferiblemente un 4%, en peso de materia sólida en base
seca con relación al peso del abono en bruto.
El agente floculante usado normalmente es un
floculante catiónico, especialmente una poliacrilamida,
preferiblemente catiónica, por ejemplo, elegida del grupo que
comprende NALC07191, NALC07193, NALC07194, NALC07196, CYTEC2085 y
CHEMAX2746.
El agente floculante puede usarse en cualquier
forma aceptable por el experto en la técnica, pero está
preferiblemente en forma de una emulsión que comprende entre 0,1 y
0,5%, preferiblemente un 0,35%, en peso de agente floculante. Se
añaden normalmente entre 5 y 30%, más particularmente un 10%, en
peso de emulsión con relación al peso de abono para
tratar.
tratar.
Previamente a la adición del agente de
sedimentación, se recomienda añadir agua al abono con adición de un
agente floculante, por ejemplo, entre 50 y 400%, preferiblemente
entre 100 y 120%, en peso con relación al peso del abono para
tratar. Una parte del agua añadida al abono para tratar está
constituida habitualmente por el filtrado obtenido en el transcurso
del tratamiento.
Según una particularidad preferida de la
invención, se hace pasar el producto obtenido después de la adición
del agente de floculación por al menos uno, preferiblemente tres,
mezcladores estacionarios antes de añadir el agente de
sedimentación, y se transfiere a continuación la mezcla obtenida a
un depósito donde se añadirá el agente de sedimentación.
El agente de sedimentación comprende, por
ejemplo, un polvo de piedras naturales elegidas del grupo
constituido por cornubianita, sienita, esquisto, caliza y/o
dolomita. Se obtuvieron resultados excelentes usando el polvo de
cornubianita.
La cantidad de agente de sedimentación puede
variar según la elección del experto en la técnica, pero es
preferible añadir entre 0,5 y 15%, por ejemplo un 10%, en peso con
relación al peso del abono.
La filtración usada para separar el filtrado del
concentrado es preferiblemente una filtración de membrana. Por
ejemplo, se elige un tipo de filtración que se extiende desde la
microfiltración, ultrafiltración y nanofiltración hasta la ósmosis
inversa. Para mejores resultados, la filtración de membrana es
seguida de una filtración sobre carbón activado.
Según otra realización, en la granulación se
añade una cierta cantidad de agente de sedimentación antes de la
obtención de gránulos.
Aunque puede usarse cualquier agente ligante, el
preferido según la presente invención es un lignosulfonato. También
se podrían usar bentonita o silicato de sodio.
La invención tiene también por objeto un
dispositivo de tratamiento de abono destinado a producir un
fertilizante sólido, un fertilizante líquido y agua reciclable.
Este dispositivo presenta las características enumeradas en la
reivindicación 12 adjunta.
La Fig. 1 es un esquema que ilustra un
dispositivo de tratamiento de abono que puede usarse para la
realización del tratamiento según la presente invención.
Con referencia al dibujo dado a título puramente
ilustrativo y que describe un esquema preferido de realización del
tratamiento según la invención, se verá que el abono en bruto (o
cualquier estiércol líquido, ciertamente) se recoge tal cual en un
depósito de abono en bruto 3 de hormigón y se transporta por un
conducto 5 hacia tres mezcladores estacionarios 7, 9 y 25. En esta
realización, el mezclador 7 es un mezclador Westfall y los
mezcladores 9 y 25 son mezcladores distribuidos por Cold Parmer. El
experto en la técnica elegirá el mezclador o mezcladores según las
necesidades. A lo largo del conducto 5 y anteriormente a la
introducción del abono en bruto en los tres mezcladores
estacionarios 7, 9 y 25, se ha provisto una entrada de agente de
floculación en un mezclador estacionario Westfall 11, en el
presente caso NALC07191, aunque puede usarse también cualquier otro
agente, preferiblemente una poliacrilamida catiónica. El NALC07191
se almacena en los depósitos de floculante 13 y 15 en comunicación
entre sí como se observa en el esquema.
En esta realización, el floculante está presente
en los depósitos 13 y 15 en forma de emulsión que comprende un
0,35% en peso de NALC07191. Es evidente que también podría usarse
cualquier otra concentración conveniente, por ejemplo, entre 0,1% y
0,5%. Se añaden normalmente de 5 a 30% en peso de emulsión con
relación al peso del abono a tratar. Además, a lo largo de todo el
conducto 5, se ha provisto una entrada de agua a un mezclador
estacionario Westfall 17 ligado por una parte a cualquier fuente de
agua fresca y por otra parte al agua obtenida en forma de filtrado
obtenido en el transcurso del tratamiento y que se mencionará más
detalladamente a continuación, siendo reciclada dicha agua por el
conducto 19 como se observa en el esquema. Se ajusta el dispositivo
de forma conocida para introducir en el abono en bruto con adición
de floculante entre 50 y 400%, preferiblemente entre 100 y 120%, en
peso de agua procedente a la vez de la fuente anteriormente
mencionada y del filtrado reciclado.
Siempre con referencia al dibujo, se apreciará
que la mezcla de abono, floculante y agua previamente mezclada en
el mezclador estacionario 7 se transporta hacia el segundo mezclador
estacionario 9 por el conducto 21. Se verá además que como último
recurso se transporta esta última mezcla por un conducto 23 a otro
mezclador estacionario Cole Palmer 25, donde se añade a la mezcla
polvo de cornubianita. Evidentemente, podrá usarse también
cualquier otro polvo de desechos industriales que dé los mismos
resultados, como será evidente para el experto en la técnica. Este
polvo de cornubianita se deposita en una tolva 27 de polvo la cual
está ligada al mezclador 25 por el conducto 29. Se habrá provisto
un medio conocido por el experto en la técnica para regular la
adición de polvo de cornubianita a entre 0,5 y 15% en peso,
preferiblemente a 10% en peso, con relación al peso de abono para
tratar. En contacto con el agente de sedimentación en forma de polvo
de cornubianita, habrá un espesamiento de la mezcla la cual se
transporta al depósito 33 de hormigón por el conducto 31 y la
formación de una fase sólida y de una fase líquida.
A partir del depósito 33, se separa el
componente líquido del abono por decantación (no ilustrada en este
esquema) y se lleva por un conducto 35 hacia un sistema de
filtración del que se darán los detalles a continuación.
Seguidamente se seca la fase sólida en forma de lodo de abono de
forma continua para que sólo contenga de 10 a 60% de agua.
Seguidamente se puede añadir cualquier otro material de interés,
especialmente fertilizantes y cierta cantidad de polvo de
cornubianita, y se aglomera todo mediante agitación en frío con un
agente ligante, especialmente un lignosulfato, para obtener
gránulos que constituyen un fertilizante químico. Estos gránulos,
que tienen preferiblemente un diámetro variable entre 50 \mum y 5
mm, pueden ensacarse a continuación y usarse como fertilizante con
alto contenido de sodio, potasio y oligoelementos. Estas últimas
etapas son completamente convencionales y no se han ilustrado en el
esquema, pero el experto en la técnica sabrá adaptarlas ciertamente
a sus propias necesidades.
Como se menciona anteriormente, el componente
líquido del abono separado por decantación se transporta hacia un
sistema de filtración. Este último está constituido por una unidad
37 de ultrafiltración y un filtro de ósmosis inversa 30, estando
estos últimos en comunicación entre sí por el conducto 41. En este
sistema, hay separación en un concentrado que incluye en la
práctica los compuestos nitrogenados del abono, el cual se
transporta por un conducto 43 hacia los depósitos de concentrado
nitrogenado 45 y 47 en comunicación entre sí por un conducto
49.
Se transporta de forma conocida el filtrado
rechazado por el sistema de filtración hacia un filtro de carbón
activado 51 del que ciertamente se podría prescindir. Se recicla a
continuación el filtrado por el conducto 19 a 17 para mezclar con
el abono con adición de floculante.
Claims (13)
1. Procedimiento de tratamiento de abono en
bruto que permite la producción de fertilizante sólido, fertilizante
líquido y agua reciclable, que comprende las siguientes etapas:
- -
- se separan una fase líquida y una fase sólida (33);
- -
- se filtra la fase líquida de manera que se produzca por un lado un concentrado que contiene sustancialmente los compuestos nitrogenados del abono y por otro lado un filtrado constituido por el agua recicla- ble;
- -
- se recoge el concentrado de compuestos nitrogenados que constituyen el fertilizante líquido;
- -
- se deshidrata la fase sólida del abono en condiciones que permitan minimizar el contenido de agua a entre 10 y 60% en peso; y
- -
- Se aglomera la fase sólida deshidratada con el fin de obtener gránulos que constituyen el fertilizante sólido;
caracterizado porque, antes de la
separación de la fase sólida y de la fase líquida, se añade a una
cantidad de abono en bruto un agente floculante capaz de formar
flóculos que contienen los componentes sólidos del abono y se
mezcla el conjunto de abono en bruto y agente floculante (11, 17); a
continuación se añade al producto obtenido combinando el abono en
bruto y el agente floculante un agente de sedimentación basado en
polvos de piedras naturales y/o de derivados industriales que
favorece el espesamiento de la mezcla y la producción de una fase
sólida y una fase líquida (25); se recicla el filtrado para añadir
al abono en bruto y al agente floculante (19), se realiza la
separación de la fase sólida y de la fase líquida por decantación
(33) y se realiza la aglomeración de la fase sólida deshidratada
por agitación en frío con adición de un agente ligante.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el abono en bruto contiene entre 1 y 10%
en peso de materia sólida en base seca con relación al peso de
abono en bruto.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el agente floculante es un floculante
catiónico.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el agente floculante está en forma de
una emulsión que comprende entre 0,1 y 0,5% en peso de agente
floculante.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, previamente a la adición del agente de
sedimentación, se añade agua al abono con adición de agente
floculante.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque se añade entre 50 y 400% en peso de agua
con relación al peso de abono para tratar.
7. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque una parte del agua añadida al abono para
tratar está constituida por el filtrado (19) que se recicla.
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el agente de sedimentación comprende un
polvo de piedras naturales elegidas entre el grupo constituido por
cornubianita, sienita, esquisto, caliza y/o dolomita.
9. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se añade entre 0,5 y 15% en peso de
agente de sedimentación con relación al peso de abono.
10. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fase líquida se filtra por filtración
(37) de membrana.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la filtración de membrana es seguida por
una filtración (39) sobre carbón activado.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende la adición de un agente de sedimentación previamente a la
agregación de gránulos.
13. Dispositivo de tratamiento de abono
destinado a producir fertilizante sólido, fertilizante líquido y
agua reciclable, que comprende:
- -
- un depósito (3) de abono;
- -
- una fuente (13, 15) de agente floculante y un medio que permite introducir dicho agente floculante en el abono, en condiciones que favorecen la agrupación de los componentes sólidos del abono;
- -
- un medio que permite separar una fase sólida y una fase líquida (38);
- -
- un medio (37) de filtración de membrana para tratar la fase líquida y dar por una parte un concentrado que incluye los compuestos nitrogenados y por otra parte un filtrado;
- -
- un medio para deshidratar la fase sólida hasta un contenido de agua variable entre el 10 y 60% en peso con relación al peso del abono para tratar; y
- -
- un medio de aglomeración que permite la obtención de gránulos que constituyen un fertilizante sólido,
caracterizado porque el dispositivo
comprende igualmente un medio de mezclado del conjunto de abono y
agente floculante (11, 17), una fuente de agente de sedimentación
de los componentes sólidos del abono (27) y un medio para añadir
dicho agente al medio que comprende dichos componentes sólidos y
formar una fase sólida y una fase líquida, y un medio que permite
reciclar el filtrado al abono con adición de un agente floculante
(19);
permitiendo el medio separar la fase sólida de
la fase líquida (33) empleando la decantación y comprendiendo el
medio de aglomeración un medio de agitación en frío con adición de
un agente ligante.
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