ES2442244A1 - Sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización - Google Patents

Abstract

Sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización. Los procesos industriales de biometanización suelen producir biogás con una concentración de sulfuro de hidrógeno superior a la permitida por los procesos de aprovechamiento. La necesidad de purificar este biogás ha conducido el desarrollo de procesos de desulfuración en los que el sulfuro de hidrógeno que contiene es oxidado hasta azufre elemental que se adhiere a las paredes del reactor de biometanización, el mismo que se utiliza como reactor de desulfuración, obligando a periódicas e ineludibles operaciones de limpieza y extracción del azufre elemental depositado siendo necesario detener el proceso de biometanización cuyo rendimiento disminuye al aparecer tiempos muertos asociados. La presente invención (fig.1) independiza el reactor (DA) de biometanización del reactor (DSA) de desulfuración de forma que, sin detener el funcionamiento del primero, pueden realizarse las necesarias operaciones de limpieza y mantenimiento en el segundo.

Description

Sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización.

Objeto de la invención

En las condiciones reductoras existentes en los reactores anaerobios de biometanización, la materia orgánica carbonosa biodegradable se convierte en biogás, mezcla de metano y dióxido de carbono, mientras que los compuestos de azufre, tanto orgánicos como inorgánicos presentes en formas oxidadas (por ejemplo sulfatos), se convierten en sulfuro. De acuerdo con los principios del equilibrio químico y termodinámico, parte de los sulfuros en disolución pasan a la especie sulfuro de hidrógeno en fase gaseosa. Por sus especiales características físicoquímicas, el sulfuro de hidrógeno gas limita las aplicaciones y el aprovechamiento del biogás. Existen diferentes procesos que inyectando oxígeno o aire en la cúpula del digestor anaerobio, facilitan la oxidación del sulfuro a azufre elemental, que mayoritariamente queda adherido a las paredes laterales y superior de la cúpula. Aunque este proceso de desulfuración es muy eficaz, está limitado por la necesidad operacional de eliminar cada cierto tiempo el azufre depositado, lo que obliga a abrir el digestor para la limpieza, circunstancia que requiere el empleo de complejos protocolos de parada con los consiguientes elevados tiempos muertos de operación. La patente de invención objeto de la presente memoria se refiere a un nuevo sistema y procedimiento de operación capaz de reproducir las condiciones de oxidación de sulfuro de hidrógeno que se dan en la cúpula del reactor en un equipo externo en el que la eliminación del azufre elemental depositado puede realizarse con facilidad y sin detener el proceso de biometanización.

Estado anterior de la técnica

En función de la concentración de los compuestos de azufre en la alimentación, la gran mayoría de los procesos industriales de biometanización producen un biogás con concentración de sulfuro de hidrogeno superior a la permitida por los diversos procesos de aprovechamiento, tanto energéticos, en motores o turbinas para producción de energía eléctrica, como en motores de automoción, células de combustible y uso como materia prima en procesos industriales de síntesis. La necesidad de purificar el biogás, eliminando el sulfuro de hidrógeno, ha conducido el desarrollo de una gran variedad de procesos químicos de precipitación, fundamentalmente con sales de hierro o de lavado alcalino para absorber el sulfuro de hidrógeno. Por otra parte algunos lavados alcalinos se complementan con etapas de oxidación química o biológica que pretenden oxidar los sulfuros hasta azufre elemental

o sulfatos.

Atendiendo a los procesos biológicos, el proceso THIOPAQ® es una combinación de lavado químico alcalino convencional con una oxidación biológica en fase líquida del sulfuro absorbido. El proceso BIOPURICTM es conceptualmente semejante pero utiliza un biofiltro para la oxidación de los sulfuros. En el artículo "Development and application of biological H2S scrubbers for treatment of digester gas", Soroushian et al. (Weftec 2006), se presenta un sistema de eliminación biológica del azufre en el que un tanque recibe por su parte inferior la corriente de biogás a limpiar, por la parte superior se inyecta una corriente de agua y otra de nutrientes. La patente JP 2004267998-A reivindica un equipo colocado en la parte superior del digestor que incluye la utilización de microorganismos soportados y de nutrientes. La patente US 2010/01011985 A1 reivindica un sistema biológico de desulfuración consistente en una torre que recibe la corriente de biogás, el aire utilizado para la oxidación biológica y una corriente de agua que tras pasar por la torre biológica es conducida al exterior; el sistema dispone de sendos tanques en los que el efluente del digestor entra en contacto con una corriente de biogás procedente de la torre biológica y que se recircula a la torre. En la patente US 6.056.934 se reivindica un método y equipo en el que en una primera etapa bacterias como Beggiatoa, Thiotrix o Thiobacilli convierten los sulfuros en azufre elemental que es posteriormente oxidado a sulfato.

Otra posibilidad para eliminar el sulfuro de hidrógeno del biogás consiste en introducir oxígeno en el digestor anaerobio. En un digestor anaerobio coexisten dos fases, líquida y gaseosa, claramente diferenciadas; en la zona inferior y en fase líquida se encuentra la masa en digestión, mientras que en la parte superior o cúpula se localiza el biogás antes de ser conducido al exterior. Aprovechando esta situación, algunas patentes reivindican la reducción de la concentración de sulfuro de hidrógeno en el biogás inyectando oxígeno o aire en la zona del reactor ocupada por la fase gaseosa. En la patente US 2008/0227081 A1 "Process for decomposing hydrogen sulfide by means of feeding oxygen", se cita textualmente: "el sulfuro de hidrógeno se transforma en azufre elemental cuando se alimenta oxígeno en el espacio gaseoso del fermentador''. De forma similar, en la patente US 2008/0248519 A1 "Agitator for a fermenter, fermenter and method for operating a fermenter" se indica: "A través de una transformación bioquímica, el biogás se desulfuriza en el fermentador, lo que implica que el sulfuro de hidrógeno es convertido en azufre cuando se suministra oxígeno al espacio de gas del fermentador''. La patente JP2003136089-A "Suppression of hydrogen sulfide generation during biogas production, involves measuring amount of biogas generated and supplying oxygen containing gas or oxygen based on measured value" mide la cantidad de biogás que se produce y de esta forma controla la inyección de oxígeno necesaria para la oxidación de los sulfuros a sulfatos. En la patente

AT200200532-A "Plant separating hydrogen sulfide from biogas using microorganisms, for use in fuel cells, mixes process fluid with oxidant in reactor" el oxidante gaseoso, aire u oxígeno, se mezcla con la corriente de fluido a tratar en el digestor.

Para mantener las condiciones anaerobias en el digestor, la patente JP20066143781-A "System for purification of biogas obtained by methane fermentation of organic waste generated from e.g., livestock, farming excrements and sewage works, comprises biological desulfurizer, oxygen analyzer, gas meter and air injector'', traslada el biogás desde la parte superior del digestor a un equipo de desulfuración en el que se recircula líquido desde la parte inferior a la superior. El sistema consta de analizador de oxígeno, caudalímetro de gas y un aparato de inyección de oxígeno conectado con la tubería de introducción del biogás no tratado. Cuando el analizador de oxígeno mide valores superiores a su consigna se detiene la introducción de aire. La patente JP2004135579-A "Apparatus for removing hydrogen sulfide contained in biogas generated during anaerobic fermentation of organic base, has desulfurizing tower supplied with digestive fluid for desulfurizing biogas" presenta un equipo de desulfuración donde los elementos fundamentales son las boquillas que forman spray con el líquido digerido y la tubería de aeración del biogás. De forma semejante la patente JP2004267998-A "Hydrogen sulfide removal apparatus for biogas used in e.g. power plant, has pipe wich sprinkles digestive liquor containing carriers of microorganisms used for oxidizing hydrogen sulfide, into apparatus" indica que el aparato se instala justo encima del digestor y su característica diferencial es poseer una tubería que rocía (sprinkling pipe) líquido digerido.

Las patentes mencionadas hacen referencia a la inyección de oxígeno en la fase gas del digestor o al tratamiento independiente del biogás. La literatura científica acerca de la introducción de oxígeno o aire en el propio digestor es escasa como se muestra en el artículo de Cirne, D.G., van der Zee, F.P., Fdz-Polanco, M., Fdz-Polanco, F., 2008. "Control of sulphide during anaerobic treatment of S=-containing wastewaters by adding limited amounts of oxygen or nitrate" publicado en Reviews in Environmental Science and Biotechnology 7(2) 93-105, destacando el trabajo "ORPbased oxygenation for sulfide control in anaerobic treatment of high-sulfate wastewater" publicado en Water Research 37, 2053-2062, que señala la posibilidad de mantener el proceso biológico de producción de metano a pesar de la introducción de oxígeno en el digestor. En trabajos del grupo de investigación al que pertenecen parte de los autores de la presente Memoria, se ha demostrado la viabilidad técnica del proceso de biometanización en reactores inicialmente inoculados y operados en condiciones anaerobias, que por la introducción continuada de una fuente de oxígeno en la fase líquida, se transforman en reactores microaerobios: van der Zee, F.P., Villaverde, S., García, P.A., Fdz.-Polanco, F., (2007) "Sulphide removal by moderate oxygenation of anaerobic sludge environments" publicado en Bioresource Technology, 98, 518-524 y Fdz.-Polanco M., Díaz I., Pérez S.l., Lopes A.C., Fdz.-Polanco F., (2009) "Hydrogen sulphide removal in the anaerobic digestion of sludge by microaerobic processes: pilot plant experience" en Water Science and Technology, 60 (12), 3045-3050.

Fundamentos diferenciales de la invención

En los digestores anaerobios en los que se inyecta oxígeno para la eliminación del sulfuro de hidrógeno del biogás, con independencia de que la inyección se haga en la cúpula gaseosa o en la masa en digestión, el efecto final es la oxidación biológica de los sulfuros a azufre elemental que se deposita en las paredes de la parte superior del digestor, debiendo ser eliminado periódicamente. La eliminación de estos depósitos de azufre obliga a vaciar el digestor de su contenido, airearlo convenientemente hasta los límites de concentración de metano aconsejados, abrir la cúpula, proceder a su limpieza, cerrar la cúpula y volver a inocular y arrancar el digestor. Este modo de operación es técnicamente complejo, obliga a utilizar protocolos estrictos y en particular obliga a detener la operación del digestor durante semanas o meses. Sin embargo desde el punto de vista de la eliminación del sulfuro de hidrógeno el sistema es muy eficaz y fácilmente controlable.

Manteniendo los fundamentos de la eliminación biológica de sulfuro de hidrógeno del biogás mediante inyección controlada de oxígeno en el digestor, el objetivo adicional a conseguir será minimizar la complejidad de los sistemas de eliminación del azufre elemental que se deposita en las paredes de la cúpula del digestor. Este fenómeno representa la principal limitación de todos los sistemas patentados anteriores citados en el apartado correspondiente al Estado Anterior de la Técnica, a pesar de lo cual ninguno de ellos reivindica sistemas o procedimientos para el control o la eliminación de dichos depósitos de azufre elemental. En la invención que se presenta no se utilizan líquidos alcalinos que absorban el sulfuro de hidrógeno, no existen sistemas de recirculación del liquido digerido ni se utilizan sistemas de formación de nieblas (spray) o de rociado (sprinkling), de dudosa operación con líquidos digeridos con elevada concentración de sólidos.

El carácter innovador de la presente invención se centra en el hecho de que separa la cámara de desulfuración del digestor anaerobio, es decir, consiste en un sistema externo de desulfuración (SDS), separado y aislable a voluntad del digestor anaerobio (DA), capaz de emular las condiciones que se dan en la cúpula del digestor necesarias para conseguir la correcta oxidación del sulfuro de hidrógeno; las deposiciones del azufre elemental tendrán lugar en el sistema externo permitiendo que el digestor anaerobio siga operativo durante la realización de las operaciones de limpieza necesarias para la eliminación del azufre, desapareciendo así los tiempos muertos originados por las mismas que, además, se realizarán más rápida y cómodamente.

Para conseguir que el proceso biológico de oxidación del sulfuro de hidrógeno funcione adecuadamente es preciso reproducir y mantener las condiciones adecuadas de: a) Humedad y temperatura del biogás; b) Contacto del gas con el líquido digerido que actúa como inóculo; c) Superficie en la que las bacterias responsables de la oxidación de los sulfuros se fijen y depositen el azufre elemental; d) Movimiento de la fase gaseosa para mejorar el transporte del sulfuro de hidrógeno hasta los microorganismos.

La utilización del sistema de desulfuración externo (SDS), objeto de la presente invención, separado y aislable a voluntad del digestor anaerobio, en el que puedan reproducirse las condiciones existentes en la cúpula de este último, permite introducir innovaciones que facilitan el cumplimiento de las exigencias anteriores mejorando: la forma de inocular el sistema de desulfuración, la forma de poner en contacto el líquido con el gas, la forma de realizar la transferencia de materia, la forma de lograr una mayor superficie de deposición de azufre elemental y muy especialmente la incorporación de dispositivos que facilitan las operaciones de eliminación del azufre depositado, todo ello simultáneamente y sin utilizar ninguna de las reivindicaciones recogidas en las patentes analizadas en el apartado correspondiente al Estado Anterior de la Técnica.

Breve descripción de las figuras

Como complemento de las descripciones que más adelante se van a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se representa lo siguiente:

Figura 1: Muestra esquemáticamente una instalación que, en su conjunto, comprende: un digestor anaerobio convencional (DA) de biometanización que no se reivindica y el sistema (SDS) objeto de esta patente destinado a la eliminación de sulfuro de hidrógeno contenido en el biogás producido en el digestor, respectivamente encerrados en dos espacios diferentes limitados por líneas discontinuas de punto y raya.

Figura 2: Muestra, separadamente para no complicar la Figura 1, los dispositivos de mejora de la eficacia del sistema (SDS) de desulfuración.

Figura 3: Muestra, separadamente para no complicar la Figura 1, los dispositivos de limpieza de azufre elemental depositado en los elementos constituyentes del sistema (SDS) de desulfuración.

Descripción de la invención

El sistema de desulfuración (SDS) (Fig. 1) objeto de esta patente está constituido por un depósito (7) de dimensiones adecuadas que en su base contiene líquido digerido (11), procedente del digestor (DA),con el que se mantienen los adecuados grados de humedad y de temperatura sirviendo, además, como inóculo de bacterias oxidadoras de sulfuros; el biogás (5) que ingresa en el sistema de desulfuración se satura de vapor de agua y es capaz de transportar desde la fase líquida hasta la fase gas bacterias que oxidan los sulfuros a azufre elemental que se deposita en las paredes del depósito (7); teniendo en cuenta que el proceso biológico puede estar limitado por la transferencia de materia el sistema está equipado con dispositivos que pueden aumentar la turbulencia en la fase gaseosa mediante recirculación de biogás (26) o mediante sistemas de agitación mecánica (27); igualmente, para impedir caminos preferenciales (cortocircuitos) entre la entrada y la salida del biogás en el depósito (7) el sistema de desulfuración está provisto de placas (24) y tubos deflectores (25) (Fig. 2) que actúan como elementos laberínticos. Como el proceso de desulfuración está limitado por la magnitud superficial de las paredes sobre las que pueda depositarse el azufre elemental, el sistema incluye superficies internas adicionales (18) (Fig. 1) que aumentan notablemente el área disponible para la actuación de las bacterias y la formación de dichos depósitos; otra característica distintiva de la invención que se propone es la existencia (Fig. 1) de aberturas tipo "boca de hombre"

(19) o "boca de mano" (20) que permiten un rápido acceso al interior del sistema de desulfuración, consiguiéndose la eliminación de los depósitos de azufre en un tiempo muy moderado; para que el sistema de desulfuración pueda trabajar en régimen estable durante periodos largos sin abrir las bocas de hombre o de mano que son operaciones necesarias para hacer limpiezas en profundidad, se prevé (Fig. 3) la instalación de un sistema de boquillas orientables (30) que inyectando periódicamente agua a presión permiten realizar limpiezas ligeras y frecuentes.

Descripción detallada de una forma preferente de ejecución

En la Figura 1 se representan, encerrados en dos espacios diferentes limitados por líneas de de trazos discontinuos de punto y raya, un digestor anaerobio convencional (DA), que no se reivindica y que puede conectarse o desconectarse a voluntad, mediante las válvulas (6), (10) y (13), al sistema de desulfuración (SDS) objeto de esta patente que a continuación se describe.

En el digestor anaerobio convencional (DA) se distinguen (Fig. 1) la zona (1) de fase líquida en digestión (digestato), y la cúpula (2) o zona de fase gaseosa en donde se recoge el biogás producido en espera de ser evacuado; mediante la tubería (3) equipada con la válvula de corte y regulación (4) el biogás puede ser conducido al gasómetro

o al sistema de aprovechamiento (no indicado en la figura) que se haya previsto; cerrando la válvula (4) el biogás puede conducirse, mediante la tubería (5) equipada con la válvula de corte y regulación (6) hasta el depósito (7) del sistema de desulfuración (SDS); desde la fase líquida (1) del digestor (DA) y mediante las tuberías (8) y (15) el digestato se puede conducir al exterior; la tubería (9) equipada con la válvula de regulación y corte (10) permite derivar una parte del digestato hacia el sistema de desulfuración (SDS) de forma que en la base de su depósito (7) (Figs. 1, 2 y 3) siempre exista una capa de líquido (11) de espesor variable que puede regularse mediante el dispositivo de control de nivel (12) que actúa sobre la válvula automática (13) de evacuación del depósito (7) intercalada en la tubería (14) que conecta, a su vez, con la tubería (15) de evacuación global de digestato; el agente oxidante empleado: aire, aire enriquecido u oxígeno se introduce en el depósito (7) mediante un equipo inyector que no se describe, a través de la tubería (16) provista con una válvula de regulación de caudal (17); en el sistema de desulfuración (SDS) el sulfuro de hidrógeno contenido en el biogás es oxidado biológicamente hasta azufre elemental por acción de las bacterias oxidadoras de azufre que, de forma natural, se encuentran presentes en la capa (11) de digestato que ocupa la parte inferior del depósito (7); la mayor parte del azufre elemental producido queda adherido a las paredes del sistema de desulfuración, mientras un pequeño resto permanece en la fase liquida de la capa (11) que puede evacuarse a través de la válvula (13) y tubería (14) hasta desembocar en la tubería (15) de evacuación global que lo conduce al exterior; para aumentar la eficacia del sistema de desulfuración se prevé aumentar la superficie sobre la que el azufre elemental producido es susceptible de depositarse, montando en el interior del depósito (7) placas, cadenas, cuerdas y cualesquiera elementos (18) que amplíen el contacto con la fase gaseosa; para facilitar la limpieza y eliminación del azufre elemental que se acumula en las paredes y superficie ampliada, el depósito (7) cuenta con bocas de hombre (19) y de mano (20); después de tratado, el biogás abandona el sistema de desulfuración (SDS) por la tubería (21) provista de la válvula de corte (22) hacia el gasómetro o el sistema de aprovechamiento previsto; en la parte inferior del depósito (7) se prevé una válvula de drenaje (23) que permite el vaciado de la lámina (11) de líquido digerido y del azufre elemental que durante las operaciones de mantenimiento y limpieza se fue desprendiendo de las paredes y superficies ampliadas mediante chorros de agua a presión.

El equipamiento anteriormente descrito se complementa con dispositivos que mejoran la eficacia del sistema de desulfuración (SDS) que, para no complicar la Figura 1, se representan separadamente en la Figura 2; con este objeto se prevé el montaje en el interior del depósito (7) de la placa deflectora (24) y el tubo de salida (25) que estableciendo un trayecto laberíntico impiden que aparezcan cortocircuitos o caminos preferenciales en el flujo de la corriente de biogás entre las entrada (5) y salida (21); asimismo para mejorar la cinética del proceso biológico de oxidación de sulfuro a azufre elemental se prevé la utilización de dispositivos auxiliares que faciliten la transferencia de materia en fase gaseosa, tales como un circuito de recirculación del biogas constituido por una red de tuberías

(26.1) y un impulsor (26) (compresores, ventiladores, soplantes, etc.) así como un equipo de agitación mecánica (27) que provoque turbulencias en la fase gaseosa.

Igualmente, para no recargar la Figura 1, en la Figura 3 se representan, separadamente, dispositivos auxiliares instalados en el interior del depósito (7) del sistema de desulfuración (SDS) con los que realizar limpiezas ligeras pero muy frecuentes que, aunque solo deben considerarse como parciales, permiten que los ciclos exigibles de limpieza "a fondo", abriendo las bocas de hombre (19) o de mano (20), puedan realizarse a intervalos de tiempo mayores; con este objeto se prevé (Fig. 3) un tanque auxiliar de almacenamiento (28) desde el cual, con una bomba de alta presión (29) se lanzan, a través de las tuberías (29.1) y boquillas de limpieza (30) orientadas en diferentes direcciones, chorros de agua limpia que incidiendo sobre las paredes del depósito (7) y las superficies ampliadas

(18) arrancan el azufre elemental sobre ellas depositado haciéndolo caer en la capa (11) de fase líquida pudiendo ser evacuado, junto con ésta, a través de la válvula (13) por las tuberías (14) y (15).

Descripción del modo de empleo de la invención

Supongamos en operación, produciendo biogás, al digestor anaerobio convencional (DA) (Fig. 1) unido al cual mediante las tuberías (5), (8) y (9) y válvulas (6), (10 y (13) se encuentra el sistema de desulfuración (SDS) objeto de la invención. Manteniendo cerrada la válvula (4) y abierta la válvula (6) el biogás producido se conduce mediante la tubería (5) al depósito (7); por otra parte el líquido digerido (digestato) entra en el depósito (7) conducido por las tuberías (8) y (9) a través de la válvula (10); mediante el controlador de nivel (12) que actúa sobre la válvula (13) puede mantenerse el adecuado nivel de líquido digerido (11) en la base del depósito (7); el caudal de oxígeno, aire o aire enriquecido necesario para la oxidación biológica de los sulfuros a azufre elemental, se dosifica e introduce en el depósito (7) por la tubería (16) y la válvula (17) procedente de un equipo de inyección externo; en esta situación el sistema de desulfuración (SDS) recibe de forma estable: a) por la tubería (5) una corriente de biogás con contenido en sulfuro de hidrógeno superior al deseado; b) por la tubería (16) una corriente de oxígeno, aire o aire enriquecido; c) por la tubería (9) una corriente de agua con nutrientes y microorganismos; la coincidencia espacial y temporal de estas tres corrientes permite el desarrollo del proceso biológico de oxidación del sulfuro de azufre hasta azufre elemental que se deposita como sólido blanquecino sobre las paredes del depósito (7) y sobre la superficie ampliada

(18) y cualquier otra del sistema de desulfuración (SDS) que se encuentren en contacto con el biogás húmedo.

En función del contenido de sulfuro de hidrógeno existente en el biogás, el espesor del depósito de azufre elemental sólido en las paredes y superficie ampliada irá aumentando con el tiempo de operación, lo que obligará a detener el proceso y a poner en práctica las labores de limpieza y mantenimiento del sistema (SDS); cerrando la válvula (10) y abriendo la válvula de drenaje (23) se impedirá la entrada de digestato y se vaciará la capa de líquido (11) existente en la base del depósito (7); cerrando la válvula (6) y abriendo la válvula (4) el biogás sin tratar se conducirá, a la antorcha de seguridad con la que todos los digestores están obligatoriamente provistos y el sistema (SDS) de desulfuración habrá quedado aislado del digestor (DA); abriendo la válvula (17) se inyecta aire para eliminar el biogás residual existente en el depósito (7) después de lo cual puede procederse a la apertura de las bocas de hombre (19) o de mano (20) que permiten el acceso al depósito (7) del sistema de desulfuración (SDS) y mediante los adecuados equipos (bombas, mangueras y boquillas) lanzar manualmente agua a presión para despegar las capas de azufre elemental depositadas en su interior; el azufre desprendido caerá al fondo del depósito y podrá eliminarse por la boca de drenaje (23) junto con el agua inyectada utilizada para su desprendimiento; una vez conseguida la eliminación del azufre sólido se cierran las bocas de hombre y de mano, las válvulas se colocan en la posición de operación y las corrientes de biogás, de líquido digerido y de oxígeno, aire o aire enriquecido vuelven a entrar en el sistema de desulfuración, de forma que a las pocas horas se restablece el proceso de oxidación biológica sin necesidad de detener la actividad del digestor anaerobio (DA).

Respecto a otros procesos comerciales o patentes en los que, para la limpieza del azufre elemental, se preconiza la inyección directa de oxígeno en el digestor anaerobio la principal ventaja que presenta el sistema y modo de operar descritos es que el azufre elemental no se deposita en el digestor anaerobio, evitando las dificultades de mantenimiento y eliminación asociadas, sino que la deposición de azufre se desplaza al depósito (7) del sistema de desulfuración (SDS) objeto de la presente invención, de donde puede ser fácilmente extraído en la forma y con los elementos auxiliares de limpieza descritos.

Para aumentar el espacio de tiempo entre dos operaciones consecutivas de limpieza a fondo del azufre depositado se pueden realizar limpiezas periódicas ligeras y frecuentes aplicando, sin necesidad de abrir el sistema, los medios auxiliares ya citados consistentes en boquillas orientables (30) situadas permanentemente en el interior del depósito

(7)

por las cuales se inyecta, mediante una bomba (29), agua limpia a presión que procede de un depósito exterior (28); finalmente, el azufre desprendido y el agua utilizado para desprenderlo se evacúan por la válvula (13) y tubería

(14)

junto con el digestato (11).

El invento no está estrictamente limitado a la forma de ejecución descrita sino que comprende cualquiera otra variante de realización.

Los materiales semielaborados, piezas y conjuntos integrados comerciales así como el aparellaje de maniobra, medida y control cuya utilización se prevé en el invento son los habitualmente utilizados en las instalaciones donde se realizan procesos químicos de precisión.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización caracterizado por estar configurado (Fig. 1) como objeto (SDS) separado e independizable del digestor anaerobio (DA) al que asiste y estar constituido por un depósito (7) en forma de cilindro o paralelepípedo con dos entradas/salidas de producto compuestas, respectivamente, por las tuberías (5) y (8-9) y las válvulas (6), (10) y (13), conectadas al digestor anaerobio (DA) cuyas características no se reivindican.

2. 2.

   Sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización según la reivindicación 1ª caracterizado porque el depósito (7) está provisto (Fig. 1): a) con una entrada de producto constituida por la tubería (16) y la válvula (17) conectadas a un equipo inyector de gases (ventilador, soplante o compresor); b) con una salida de producto constituida por la tubería (14) y la válvula automática (13) comandada por un dispositivo controlador de nivel (12); c) con múltiples placas (18) aumentadoras de superficie; d) con una o varias "bocas de hombre" (19); e) con una o varias "bocas de mano" (20); f) con una tubería de salida de producto constituida por la tubería (21) y la válvula (22); g) con una válvula de vaciado (23).

3. 3.

   Sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el depósito (7) está provisto (Fig.2): a) con un circuito de recirculación constituido por una red de tuberías de conducción (26.1) y un equipo impulsor externo (26) (ventilador, soplante o compresor); b) con un sistema mecánico interno (27) capaz de producir agitación y turbulencia en gases; con un sistema laberíntico constituido por una o varias placas deflectoras (24) y tubos evacuadores (25).

4. 4.

   Sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el depósito (7) está provisto (Fig. 3) con un sistema de proyección de líquidos constituido por un tanque almacén de líquido (28),una bomba impulsora (29), una red de tuberías (29.1) y boquillas o lanzas de salida orientables (30).

   OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

   N.º solicitud: 201200708

   ESPAÑA

   Fecha de presentación de la solicitud: 09.07.2012

   Fecha de prioridad:

   INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

   51 Int. Cl. : B01D53/52 (2006.01) C01B17/04 (2006.01)

   DOCUMENTOS RELEVANTES

   Categoría

   56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

   A

   CN 201144238 Y (XINXING GAO) 05.11.2008, (resumen) Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE [en línea] [recuperado el 22.02.2013]. 1-4

   A

   CN 101955826 A (ZHANGJIAGANG UNIVERSITY) 26.01.2011, (resumen) Resumen de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE [en línea] [recuperado el 22.02.2013]. 1-4

   A

   CN 102010768 A (HARBIN INST OF TECHNOLOGY) 13.04.2011, (resumen) Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE [en línea] [recuperado el 22.02.2013]. 1-4

   A

   JANSSEN, A.J.H. et al. "Biological Sulphide Oxidation ina a Fed-Batch Reactor". Biotechnology and Bioengineering Vol 47. 327-333 (1995). 1-4

   A

   DIAZ, I y FDEZ-POLANCO, M. "Robutness of the microaerobic removal of hydrogen sulfide from biogas". Water Science&Technology. 65.8. 2012 1-4

   Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

   El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

   Fecha de realización del informe 25.02.2013

   Examinador B. Aragón Urueña Página 1/4

   INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

   Nº de solicitud: 201200708

   Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B01D, C01B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

   búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, XPESP

   Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

   OPINIÓN ESCRITA

   Nº de solicitud: 201200708

   Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 25.02.2013

   Declaración

   Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

   Reivindicaciones Reivindicaciones 1-4 SI NO

   Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

   Reivindicaciones Reivindicaciones 1-4 SI NO

   Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

   Base de la Opinión.-

   La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

   Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

   OPINIÓN ESCRITA

   Nº de solicitud: 201200708

   1. Documentos considerados.-

   A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

   Documento

   Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

   D01

   CN 201144238 Y (XINXING GAO) 05.11.2008

   D02

   CN 101955826 A (ZHANGJIAGANG UNIVERSITY) 26.01.2011

   D03

   CN 102010768 A (HARBIN INST OF TECHNOLOGY) 13.04.2011

   D04

   JANSSEN, A.J.H. et al. "Biological Sulphide Oxidation ina a Fed-Batch Reactor". Biotechnology and Bioengineering Vol 47. 327-333 (1995). 1995

   D05

   DIAZ, I y FDEZ-POLANCO, M. "Robutness of the microaerobic removal of hydrogen sulfide from biogas". Water Science&Technology. 65.8. 2012. 03.04.2012, vía Google

5. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

   El objeto de la presente invención es un sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno en reactores de biometanización.

   El documento D01 divulga un aparato para la eliminación de sulfuro de hidrógeno presente en una corriente de biogás. El aparato contiene en su interior unos tabiques los cuales forman diversos ángulos para favorecer el contacto líquido-gas. El aparato, además, dispone de una entrada y salida de aire y de un agente desulfurante (ver resumen WPI).

   El documento D02 divulga un aparato para la eliminación biológica de sulfuro de hidrógeno presente en una corriente de biogás. El aparato comprende una región aeróbica para la desulfurización que dispone de un tabique inclinado, una región anaeróbica para la desulfurización y un sistema de pulverización de agua (ver resumen EPODOC)

   El documento D03 divulga un aparato para la eliminación de sulfuro de hidrógeno de biogás bajo condiciones anaeróbicas. El reactor dispone de un relleno el cual actúa como soporte para bacterias fotosintéticas (ver resumen WPI)

   El documento D04 divulga un reactor en el que tiene lugar la oxidación biológica del sulfuro de hidrógeno. El reactor dispone de una entrada de O2, así como una entrada de una solución de sulfuro. En el interior del reactor se inocula un cultivo de bacteria Thiobacilli.

   El documento D05 divulga el tratamiento que se realiza en un digestor para la eliminación del sulfuro de hidrógeno presente en el biogás formado. El fundamento del tratamiento se basa en la oxidación de la corriente gaseosa bajo condiciones microaerobicas, y para ello el digestor se alimenta de una corriente de O2.

   Ninguno de los documentos citados muestra un sistema microaerobio para controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno tal y como se recoge en la reivindicación 1. Por tanto, la reivindicación 1, así como todas las dependientes (2-4), recogidas en la solicitud son nuevas y tienen actividad inventiva (Art. 6 y 8 Ley Patentes).

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