ES2353564A1 - Mejoras en el objeto de la patente principal num. 9801465 por "procedimiento para el tratamiento de purines". - Google Patents
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Abstract
Mejoras en el objeto de la patente principal núm. 9801465, por "Procedimiento para el tratamiento de purines".Comprende una primera etapa donde se lleva a cabo la separación mecánica de la fracción sólida del resto del purín, una segunda etapa subdividida en dos fases, en la que se lleva a cabo el acondicionamiento del líquido resultante de la primera etapa, mediante una oxidación que utiliza ozono y una neutralización que utiliza ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico u otro ácido que una vez reaccionado sea aceptable para el subsuelo y, una tercera etapa, en la que se realiza la destilación del líquido procedente de la segunda etapa separándose el agua de las sales presentes en el líquido, y se caracteriza por el hecho de que incluye una cuarta etapa (34) en la que se lleva a cabo la esterilización del efluente líquido obtenido tras la condensación del vapor de la etapa de destilación, una quinta etapa (35) en la que se reduce el contenido de nitrógeno amoniacal de dicho efluente líquido esterilizado extrayendo el amoníaco mediante un gas de arrastre y una sexta etapa (36) donde se produce la postozonización del efluente. Se obtiene agua para fertirriego o para vertido a cauce público.
Description
Mejoras en el objeto de la patente principal nº
P 9801465, por: "Procedimiento para el tratamiento de
purines".
La presente invención se refiere a unas mejoras
en el objeto de la patente principal núm. 9801465, por
"Procedimiento para el tratamiento de purines".
La gran cantidad de purines generados, debido a
la industrialización de las granjas, se ha convertido en un problema
cada vez más difícil de resolver. Se han buscado distintas
soluciones para eliminar o transformar el volumen de los purines
existentes y minimizar su impacto ambiental puesto que la naturaleza
ya no es capaz de asimilar la gran cantidad de éstos.
Una de las posibles soluciones es la de acelerar
el proceso de fermentación para obtener metano y aprovechar la
combustión del mismo para generar energía.
Sin embargo, esta solución presenta numerosos
inconvenientes tanto desde el punto de vista económico y de
transporte, como del bajo rendimiento que se obtiene. Además los
productos obtenidos no son adecuados para devolverse al
subsuelo).
Por otro lado, los procedimientos de secado
realizados por evaporación mediante calor también presentan
inconvenientes. El sólido obtenido es un abono de calidad desigual.
Los gases generados durante el proceso de evaporación producen
emanaciones difícilmente controlables, de olor molesto y con alto
contenido en amoniaco. Es, así mismo, un proceso de precio elevado
puesto que hay que aplicar una mayor cantidad de energía y los
filtros destinados a tratar las emanaciones gaseosas son de coste
elevado.
Para solucionar estos problemas se ideó un
procedimiento para el tratamiento de purines descrito en la patente
principal que comprende, una primera etapa donde se lleva a cabo la
separación mecánica de la fracción sólida del resto del purín, una
segunda etapa subdividida en dos fases, en la que se lleva a cabo el
acondicionamiento del líquido resultante de la primera etapa
mediante una oxidación que utiliza ozono, opcionalmente con agua
oxigenada para potenciar su acción oxidante y una neutralización
mediante ácidos inorgánicos, preferiblemente ácido nítrico, ácido
fosfórico y ácido sulfúrico, y, una tercera etapa, en la que se
realiza la destilación del líquido procedente de la segunda etapa
separándose el agua de las sales presentes en el líquido.
Para llevar a cabo dicha etapa de destilación,
se aprovecha el calor generado por un grupo cogenerador, lo que
permite un ahorro económico muy importante.
El procedimiento descrito en la patente
principal posibilita la obtención, por un lado, de abono y, por otro
lado, de un efluente líquido depurado procedente de la etapa de
destilación.
Sin embargo, dada la enorme variabilidad de la
composición de los purines, se ha comprobado que el proceso de
tratamiento de la patente principal necesita ser todavía más
versátil y eficaz, para garantizar en todo momento la obtención de
un efluente líquido depurado susceptible de ser utilizado como agua
para fertirriego o de ser vertido a cauce público.
El objetivo de las mejoras de la presente
invención es resolver los inconvenientes mencionados, proporcionando
un procedimiento de tratamiento de purines muy versátil que
garantice, sea cual fuere la composición del purín a tratar, la
obtención de un efluente líquido depurado en condiciones de ser
utilizado como agua para fertirriego o de ser vertido a cauce
público.
Las mejoras en el objeto de la patente principal
núm. 9801465, por "Procedimiento para el tratamiento de
purines" son del tipo que comprenden, una primera etapa donde se
lleva a cabo la separación mecánica de la fracción sólida del resto
del purín, una segunda etapa subdividida en dos fases, en la que se
lleva a cabo el acondicionamiento del líquido resultante de la
primera etapa, mediante una oxidación que utiliza ozono y agua
oxigenada y una neutralización que utiliza ácido nítrico, ácido
fosfórico, ácido sulfúrico u otro ácido que una vez reaccionado sea
aceptable para el subsuelo y, una tercera etapa, en la que se
realiza la destilación del líquido procedente de la segunda etapa
separándose el agua de las sales presentes en el líquido, y se
caracteriza por el hecho de que incluye una cuarta etapa en la que
se lleva a cabo la esterilización del efluente líquido obtenido tras
la condensación del vapor de la etapa de destilación, una quinta
etapa en la que se reduce el contenido de nitrógeno amoniacal de
dicho efluente líquido esterilizado extrayendo amoniaco mediante un
gas de arrastre, y una sexta etapa donde se produce la
postozonización del efluente.
La esterilización garantiza la obtención de un
efluente exento de patógenos que puede ser tratado posteriormente
con gran eficacia para reducir su contenido en nitrógeno amoniacal
hasta valores que posibilitan su uso como agua de fertirriego o su
vertido a cauce público.
En efecto, gracias a la esterilización se evita
la formación de colonias de microorganismos en los materiales de
relleno de las columnas de desorción en las que se lleva a cabo la
extracción del amoniaco mediante el gas de arrastre. De este modo,
dicha etapa de extracción puede llevarse a cabo de un modo muy
eficaz, garantizando unas óptimas condiciones de trabajo y
mantenimiento de sus equipos, y obteniéndose un efluente que puede
ser aplicado para fertirriego.
Preferiblemente, dicha quinta etapa comprende la
absorción del amoniaco extraído mediante una corriente líquida de
ácido sulfúrico para obtener sulfato amónico, siendo susceptible
dicho sulfato amónico de ser revalorizado como fertilizante líquido
junto con el abono concentrado obtenido en la etapa de
destilación.
De este modo, se obtiene un concentrado exento
de patógenos con un alto poder fertilizante que es susceptible de
ser aplicado como abono directamente en el campo o que puede ser
posteriormente secado (por ejemplo, mediante el sistema reivindicado
en la patente con número de solicitud 200802730).
El procedimiento incluye una sexta etapa en la
que se trata con ozono el efluente líquido esterilizado una vez
reducido su contenido en nitrógeno amoniacal, permitiendo dicho
tratamiento con ozono una reducción adicional de la demanda química
de oxígeno (DQO) y una mayor desinfección de dicho efluente
líquido.
Esta sexta etapa es necesaria con el fin de
garantizar la reducción de la DQO. Además, el tratamiento con ozono
acarrea un importante ahorro en aditivos químicos a la instalación
gracias a su capacidad desinfectante.
Ventajosamente, el procedimiento también incluye
la etapa de higienizar el efluente concentrado obtenido de la etapa
de destilación y la etapa de higienizar la fracción sólida
procedente de la etapa de separación mecánica.
En ambos casos, la higienización posibilita la
obtención de un abono libre de patógenos lo que repercute
positivamente en las condiciones higiénicas de la instalación.
Es importante destacar que la DQO y la cantidad
de amonio en el condensado es función del pH al que se trabaja por
lo que regulando este parámetro se ajustan los requerimientos del
posterior vertido.
Preferiblemente, la energía calorífica necesaria
para llevar a cabo dichas etapas de esterilización y/o higienización
se obtiene también del grupo cogenerador.
De este modo, se utiliza el calor residual de la
planta de cogeneración lo que redunda en un mayor aprovechamiento
del mismo y, por tanto, en un aumento de la eficiencia energética de
la instalación.
Para mayor comprensión de cuanto se ha expuesto
se acompaña una figura que representa un diagrama de proceso de una
realización preferida del procedimiento de tratamiento de purines de
la presente invención. En dicha figura las nuevas etapas del proceso
se representan enmarcadas en línea discontinua.
En la figura 1, los elementos que ya figuraban
en la patente principal núm. 9801465, se han indicado con los mismos
números de referencia para facilitar la compresión. Para una
descripción completa del proceso, se podrá hacer referencia a la
patente principal citada.
A continuación se describen las mejoras
introducidas en el presente certificado de adición.
Tal y como se ha comentado en la descripción,
las mejoras introducidas se centran en la introducción de nuevas
etapas encaminadas a hacer el proceso más versátil frente a las
diferentes composiciones que puede presentar el purín en función del
tipo de explotación, de la gestión de la granja, de la alimentación,
del tiempo de almacenado, etc...
La primera de estas nuevas etapas consiste en la
esterilización 34 del efluente líquido procedente de la condensación
del vapor de la etapa 31 de destilación, manteniendo dicho efluente
a 120ºC durante un tiempo mínimo de 20 minutos. Para ello, se hace
pasar el efluente por un conjunto de equipos de intercambio de
energía térmica que aprovechan parte del calor de los gases de
escape del grupo cogenerador G.C. Es posible jugar con la relación
tiempo de residencia-temperatura, de tal modo que a
más temperatura se necesite que el efluente permanezca menos tiempo
en esta fase.
La esterilización mejora la calidad del efluente
desde un punto de vista microbiológico y con ello, las condiciones
de trabajo de los equipos dispuestos aguas abajo.
En efecto, gracias a esta etapa de
esterilización previa, el efluente líquido obtenido tras la
condensación del vapor de la etapa 31 de destilación puede ser
enviado en condiciones higiénicas óptimas a la etapa de eliminación
de nitrógeno amoniacal y ya es posible su utilización en
fertirrigación.
La eliminación 35 del nitrógeno amoniacal se
lleva a cabo por desorción mediante arrastre con aire a
contracorriente, y posterior absorción del amoniaco liberado
mediante una corriente líquida de ácido sulfúrico que permite
obtener sulfato amónico. Esta técnica de eliminación del nitrógeno
amoniacal es conocida en el estado de la técnica como
"stripping".
En el caso que nos ocupa el "stripping" se
lleva a cabo en una instalación que incluye columnas de desorción y
absorción en circuito cerrado para evitar emisiones de amoniaco a la
atmósfera.
Además de la eliminación del amonio, una de las
ventajas que aporta esta etapa 35 es la conversión del amonio en
sulfato amónico, el cual puede ser revalorizado como fertilizante
líquido junto con el concentrado obtenido en la etapa 31 de
destilación.
Tal y como se ha comentado en la descripción de
la invención, en función de la composición inicial del purín, puede
ser necesario practicar una etapa adicional de ozonización 36 al
efluente procedente de la etapa de eliminación 35 de nitrógeno
amoniacal.
El tratamiento con ozono garantiza una reducción
adicional de la demanda química de oxígeno (DQO), además de una
mayor desinfección del efluente. Gracias a ello, se consigue un
importante ahorro de aditivos clorados, así como se disminuye la
formación de cloruros y trihalometanos.
A la salida de la etapa de ozonización 36, se
obtiene un efluente depurado que puede ser utilizado como agua de
fertirriego o vertido a cauce público dentro de los limites exigidos
por los Organismos Competentes de la Administración.
Además del efluente depurado, el proceso de
tratamiento de purines de la presente invención obtiene abono que
puede ser revalorizado en la propia granja mediante un tratamiento
de higienización 37, utilizando calor residual de la planta de
cogeneración G.C. El abono es un abono sólido procedente de la
primera etapa de separación mecánica, mientras que el concentrado
líquido obtenido en la etapa 31 de destilación es también un buen
fertilizante.
La higienización del abono se lleva a cabo en
una nave donde el sólido es mantenido a 70ºC durante un tiempo
estimado de 24 horas.
Por lo que respecta a la higienización del
concentrado, ésta se lleva a cabo manteniendo el mismo en movimiento
en un circuito de tuberías a una temperatura de 70ºC durante más de
un día.
Una vez higienizados, dichos abonos están libres
de organismos patógenos, por lo que pueden ser almacenados en la
granja para su posterior utilización agrícola, sin riesgo de
contaminación.
A continuación se describe un ejemplo del
proceso de tratamiento de purines de la presente invención.
Con el procedimiento descrito, una planta que
trata 15 m^{3}/h de pudin con un contenido de sólidos del 5%,
genera entre 1.000 y 1.500 kg/h de abono, dependiendo del grado de
humedad del abono, y entre 13.500 y 14.000 kg/h de efluente líquido
procedente de la condensación del vapor de la etapa 31 de
destilación.
Este efluente procedente de la etapa 31 de
destilación típicamente puede contener valores de aproximadamente
1500 ppm de nitrógeno amoniacal y entre 1.500 y 500 ppm de DQO
(Demanda Química de Oxígeno), por lo que necesita ser depurado
mediante las etapas que se proponen en el presente certificado de
adición. Evidentemente, estos valores son orientativos y dependen de
las características del purín de entrada.
En primer lugar, en la etapa 34 de
esterilización a 120ºC, se eliminan los microorganismos patógenos
tales como enterobacterias, estreptococos, escherichia coli,
salmonella y clostridium hasta niveles inferiores a
los exigidos por la reglamentación vigente. En segundo lugar, en la
etapa 35 de eliminación de nitrógeno mediante "stripping", el
nitrógeno amoniacal se reduce hasta valores por debajo de 15 ppm,
que suele ser el valor requerido por las Confederaciones
Hidrográficas españolas como valor limite superior.
Por último, en la etapa 36 de
post-ozonización, se reduce la DQO (Demanda Química
de Oxígeno) a valores inferiores a 100 ppm, que es un valor alejado
del máximo exigido por los Confederaciones Hidrográficas.
Tras las tres etapas mencionadas, el efluente
está listo para ser utilizado como agua de fertirriego o para ser
vertido a cauce público.
El dimensionamiento de cada etapa se hace en
base a los requerimientos que los organismos medioambientales exigen
al producto final en función de su aplicación.
Por lo que se refiere al abono obtenido, éste es
higienizado para eliminar los microorganismos patógenos del tipo
antes mencionado.
Las nuevas etapas descritas conllevan la
utilización de calor residual de la planta de cogeneración G.C., lo
que aumenta la eficiencia energética de la instalación que lleva a
cabo el tratamiento.
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.
Claims (5)
1. Mejoras en el objeto de la patente principal
núm. 9801465, por "Procedimiento para el tratamiento de
purines" que comprende una primera etapa donde se lleva a cabo la
separación mecánica de la fracción sólida del resto del purín, una
segunda etapa subdividida en dos fases, en la que se lleva a cabo el
acondicionamiento del líquido resultante de la primera etapa,
mediante una oxidación que utiliza ozono, opcionalmente con agua
oxigenada, y una neutralización que utiliza ácidos inorgánicos y,
una tercera etapa, en la que se realiza la destilación del líquido
procedente de la segunda etapa separándose el agua de las sales
presentes en el líquido, caracterizado por el hecho de que
incluye una cuarta etapa (34) en la que se lleva a cabo la
esterilización del efluente líquido obtenido tras la condensación
del vapor de la etapa de destilación, una quinta etapa (35) en la
que se reduce el contenido de nitrógeno amoniacal de dicho efluente
líquido esterilizado extrayendo el amoniaco mediante un gas de
arrastre, y una sexta etapa (36) donde se produce la postozonización
del efluente.
2. Mejoras, según la reivindicación 1,
caracterizadas por el hecho de que dicha quinta (35) etapa
comprende la absorción del amoniaco extraído mediante una corriente
líquida de ácido sulfúrico para obtener sulfato amónico, siendo
susceptible dicho sulfato amónico de ser revalorizado como
fertilizante líquido junto con el concentrado obtenido en la etapa
de destilación.
3. Mejoras, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizadas por el hecho de
que el procedimiento incluye la etapa de higienizar el efluente
concentrado obtenido de la etapa de destilación.
4. Mejoras, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizadas por el hecho de
que el procedimiento incluye la etapa (37) de higienizar la fracción
sólida procedente de la etapa de separación mecánica.
5. Mejoras en la utilización de la energía
calorífica de un grupo cogenerador para el calentamiento del líquido
a destilar en la tercera etapa, donde dicha utilización se lleva a
cabo, además, en las etapas de esterilización y/o higienización
descritas en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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