ES2576041T3 - Recuperación de calor en la esterilización de biorresiduos - Google Patents

Recuperación de calor en la esterilización de biorresiduos Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para recuperar calor en un dispositivo para la esterilización de material biológico, caracterizado por las etapas de: - transferir calor de una corriente de efluente esterilizado (12) a una corriente (10) en un circuito de recuperación de calor - transferir calor de la corriente (10) en el circuito de recuperación de calor a una corriente de alimentación contaminada biológicamente (11), - la presión (p12) en la corriente de efluente esterilizado (12) se mantiene superior a la presión (p10) en el circuito de recuperación de calor, que se mantiene superior a la presión (p11) en la corriente de alimentación contaminada biológicamente (11).

Description

DESCRIPCION
Recuperacion de calor en la esterilizacion de biorresiduos.
5 La invencion se refiere a la mejora en la recuperacion de calor en un procedimiento de esterilizacion para residuos biologicos y a un dispositivo para implementar el procedimiento.
Los residuos biologicos se producen, por ejemplo, en hospitales, instalaciones de investigacion y produccion agrfcola o biologica, instalaciones de fraccionamiento de plasma, etc. Los residuos biologicos producidos en tales 10 instalaciones no pueden ser conducidos directamente a un sistema de alcantarillado, ya que estos residuos a menudo contienen microorganismos, tales como bacterias, virus y otros microorganismos, que son peligrosos para los seres humanos y los animales. Antes de la conduccion a un sistema de alcantarillado, tales biorresiduos en primer lugar deben ser desactivados en una planta de tratamiento disenada para este proposito. Para el tratamiento de biorresiduos, se han disenado diferentes plantas de tratamiento en las cuales los biorresiduos son esterilizados 15 antes de conducirlos al sistema de alcantarillado. La esterilizacion de biorresiduos puede llevarse a cabo qufmicamente o por medio de calor. Las plantas de tratamiento pueden operar de manera continua o discontinua.
En el documento WO03/031336 se describen un procedimiento y dispositivo para la esterilizacion de residuos biologicos. El procedimiento implica simular condiciones de carga maxima en cuanto al caudal y la temperatura de 20 alimentacion durante la puesta en marcha para asegurar una capacidad suficiente en todo momento durante la operacion.
En la patente de EE.UU. 6.521.133, se describe un procedimiento para desinfeccion termica de aguas residuales. El metodo comprende bombear las aguas residuales a un caudal determinado a traves de al menos una camara que 25 tiene dimensiones dadas que coinciden con el caudal para proporcionar un tiempo de permanencia suficiente a una temperatura predeterminada para asegurar la desinfeccion termica. El sistema puede incluir la recuperacion de calor de las aguas residuales de salida para precalentar las aguas residuales entrantes.
En el documento WO00/57928, se describe un procedimiento y dispositivo para esterilizar un fluido sensible al calor. 30 El fluido es proporcionado como un primer componente sensible al calor y un segundo componente menos sensible al calor. El segundo componente menos sensible al calor es calentado a una temperatura superior a la temperatura de esterilizacion, y despues los componentes son mezclados para obtener una temperatura de mezcla igual a la temperatura de esterilizacion deseada. El procedimiento puede ser continuo y el primer componente puede ser precalentado.
35
En un artfculo de Carl J. Carlson en Pharmaceutical Engineering, mayo/junio de 2001, paginas 70 a 82, se describen instalaciones para el tratamiento de biorresiduos. El artfculo trata de instalaciones de tratamiento de biorresiduos de diferentes tipos asf como con los principios de dimensionamiento y los problemas relacionados con los mismos.
40 De acuerdo con dicho artfculo, un aparato tfpico de esterilizacion termica continua de biorresiduos comprende una unidad de separacion para materia solida, un tanque de almacenamiento, una unidad de calentamiento y un circuito de estancia asf como un circuito de circulacion para hacer circular los biorresiduos a traves de dicha unidad de calentamiento y dicho circuito de estancia. De acuerdo con el artfculo, un aparato continuo tfpico comprende las siguientes fases: una fase de calentamiento, por medio de la cual los biorresiduos se hacen circular en un 45 intercambiador de calor y en un circuito de estancia, hasta que se alcanza una temperatura suficiente para matar a los microorganismos. Esta viene seguida por una fase operativa cuando los biorresiduos han alcanzado la temperatura requerida por toda la longitud del intercambiador de calor. De ese modo los biorresiduos son conducidos a traves del equipo de enfriamiento hasta un sistema de alcantarillado. Si uno o varios parametros de esterilizacion (la temperatura en el circuito de estancia, la presion, etc.) se salen del valor predeterminado, y los 50 biorresiduos, por lo tanto, son esterilizados insuficientemente, el procedimiento entre en un estado de suspenso, donde los biorresiduos se hacen circular a traves de la unidad de calentamiento y el circuito de estancia hasta que el parametro o los parametros en cuestion esten de nuevo dentro de los lfmites dados. En caso de una alarma, el aparato entra en el modo de enfriamiento, en el cual se detiene la operacion de la unidad de calentamiento, y los biorresiduos son reciclados de vuelta a la lfnea de alimentacion de bomba hasta que el aparato este de nuevo en 55 orden de funcionamiento. De acuerdo con el artfculo, deberfan proporcionarse medidas para la esterilizacion por vapor de las partes aguas abajo del tanque de almacenamiento, asf como medidas para impedir la transferencia de los biorresiduos activos al circuito de enfriamiento. Ademas, en el aparato deberfa proporcionarse esterilizacion por vapor del tanque de almacenamiento, las tuberfas, los filtros de ventilacion, etc.
Las plantas de esterilizacion de biorresiduos habitualmente estan provistas de intercambiadores de calor para enfriar el efluente antes de que entre en el alcantarillado. El calor eliminado de la corriente de efluente normalmente no se utiliza para precalentamiento de alimentacion debido a los problemas de seguridad implicados con el establecimiento de una conexion de transferencia de calor entre una corriente esterilizada y una corriente biologicamente peligrosa. 5 Una fuga en un bucle de transferencia de calor puede causar un riesgo grave de contaminacion.
La presente invencion proporciona recuperacion de calor de la corriente de efluente sin poner en peligro la integridad de la corriente limpia, o esterilizada y el equipo para tratarla.
10 Descripcion de la invencion
La invencion esta definida por las reivindicaciones independientes adjuntas.
Breve descripcion del dibujo
15
La figura 1 es una vista esquematica de un dispositivo de acuerdo con la invencion, que solo muestra los componentes requeridos para la comprension de la invencion.
Descripcion detallada
20
A continuacion se describe una realizacion ventajosa de la invencion con referencia al dibujo adjunto.
La figura 1 muestra un aparato de tratamiento de biorresiduos de acuerdo con la invencion. Los componentes principales provistos en la lfnea principal del aparato de tratamiento en la direccion de flujo de un lfquido que 25 contiene biorresiduos son un tanque de almacenamiento (8) para los biorresiduos, una lfnea de alimentacion contaminada (11), una unidad de descontaminacion (9) y una lfnea de salida (12) para el efluente esterilizado. La unidad de descontaminacion comprende un numero apropiado de bombas, intercambiadores de calor, sensores de temperatura y presion, valvulas y tuberfas, ninguno de los cuales se muestran pero pueden estar dispuestos tal como se describe, por ejemplo, en el documento EP1440040. Desde la unidad de descontaminacion (9), una lfnea 30 (12) para efluente esterilizado conduce al alcantarillado.
De acuerdo con la presente invencion, el aparato de tratamiento comprende un circuito de recuperacion de calor que comprende un tanque de reposo (1); al menos una bomba de circulacion (2); al menos un intercambiador de recuperacion de calor o intercambiador de calor de efluente (3) para transferir el calor de la lfnea de efluente (12) al 35 circuito de recuperacion de calor; al menos un intercambiador de suministro de calor o intercambiador de calor de alimentacion (4) para transferir calor del circuito de recuperacion de calor a la lfnea de alimentacion contaminada (11); y tuberfas de interconexion (10). El numero de referencia (10) puede usarse en adelante para referirse o bien a las tuberfas de interconexion o bien a la corriente dentro del circuito de recuperacion de calor.
40 De acuerdo con la invencion, la presion p12 en la lfnea de efluente esterilizado (12) es en todo momento superior a la presion p10 en el circuito de recuperacion de calor, y la presion p10 en el circuito de recuperacion de calor es en todo momento superior a la presion pn en la lfnea de alimentacion contaminada (11). Asf, se imposibilita cualquier movimiento de alimentacion contaminada hacia el conducto de efluente esterilizado.
45 En principio, la operacion de esterilizacion de material biologico comprende tres fases del procedimiento; fase de calentamiento o puesta en marcha, fase operativa, es decir, esterilizacion y parada. En el contexto de esta invencion el termino “en todo momento” significa estas tres fases del procedimiento; puesta en marcha, esterilizacion y parada. En caso de que uno o varios parametros de esterilizacion salgan del valor predeterminado y, por lo tanto, los biorresiduos sean esterilizados insuficientemente, el procedimiento entra en un estado de suspenso. Durante la fase 50 operativa los biorresiduos tratados son conducidos a traves del equipo de enfriamiento hasta un sistema de alcantarillado. Las fases del procedimiento mas crfticas en cuanto al riesgo de contaminacion por fugas, entre el agua contaminada y la esterilizada, son la puesta en marcha y la parada. Por lo tanto, se tiene un cuidado especial durante estas fases. El procedimiento de esterilizacion se pone en marcha como un sistema cerrado, durante el cual se asegura la capacidad de funcionamiento y la seguridad del procedimiento, y especialmente se determinan y 55 ajustan adicionalmente la suficiencia de la descontaminacion y las presiones crfticas (p10, pn y p12). La disposicion de acuerdo con la presente invencion, mostrada en la figura 1, es decir, el bucle de agua de transferencia de calor presurizado independiente y de presion controlada asegura que la alimentacion contaminada entrante no puede estar en contacto, ni siquiera indirectamente, con el efluente descontaminado. Ademas, tales situaciones de diferencial de presion entre estos medios tambien se evitan durante el procedimiento de descontaminacion. Ademas,
la circulacion interna (bucle de agua) esta protegida por el conmutador de presion y la alarma de presion y, por ejemplo, un filtro HEPA en el tanque de reposo (1).
El agua entra en el procedimiento de circulacion de recuperacion de calor desde el tanque de reposo (1), el cual esta 5 preferentemente a presion atmosferica. El intercambio de aire desde el tanque de reposo (l) esta protegido, por ejemplo, por un filtro HEPA (6). La bomba de circulacion (2a) eleva la presion en la parte inicial del circuito de recuperacion de calor a, por ejemplo, 3 bares. Tal como se muestra en la figura, esta provista una bomba de reserva (2b) en caso de que la primera bomba fallara o no produjera la presion requerida. La bomba de circulacion (2a) y la bomba de reserva (2b) se muestran en la figura 1 con el numero de referencia (2). Preferentemente, las bombas son 10 bombas centrffugas de multiples fases, por ejemplo bombas de desplazamiento. Preferentemente, solo se usa una bomba a la vez.
En el intercambiador de recuperacion de calor (3), que tiene un lado de efluente y un lado de circuito de recuperacion de calor, la presion p12 en el lado de efluente (12) se mantiene a un nivel mas alto que en el circuito de 15 recuperacion de calor, por ejemplo a 7 bares en la entrada, disminuyendo a por ejemplo 6 bares en la salida suponiendo que la cafda de presion a traves del intercambiador es del orden de 1 bar. En consecuencia, la presion p10 en el lado de circuito de recuperacion de calor disminuye a 2 bares en este ejemplo. La presion p12 en el lado de efluente (12) se mantiene tfpicamente en un mfnimo de 6 bares. La presion p10 en el lado de circuito de recuperacion de calor se mantiene en un mfnimo de 1 bar y en un maximo de 3 bares. Cualquier fuga interna en el intercambiador 20 conducirfa a que entrara efluente esterilizado en el circuito de recuperacion de calor, pero no a que el agua del circuito de recuperacion de calor entrara en la lfnea de efluente esterilizado.
En el intercambiador de suministro de calor (4), que tiene un lado de alimentacion y un lado de circuito de recuperacion de calor, la presion p10 en el circuito de recuperacion tfpicamente cae por debajo de 2 bares pero se 25 mantiene en un mfnimo de 1 bar, mientras que la presion pn en el lado de la alimentacion contaminada no es superior a 0,5 bares. Asf, en todo momento, la presion p10 en el circuito de recuperacion de calor es superior a la presion pn en la lfnea de alimentacion contaminada (11) y no entrara alimentacion contaminada en el circuito de recuperacion de calor en caso de una fuga dentro del intercambiador de suministro de calor (4).
30 La presion y el caudal en el bucle de recuperacion de calor estan determinados por un orificio fijo (5), ademas de las cafdas de presion caracterfsticas de los intercambiadores de calor. Asf, cuando el rendimiento de la bomba (2) es de acuerdo con las especificaciones, las diversas relaciones de presion dentro del circuito de recuperacion de calor siguen siendo permanentes. Despues de pasar el orificio fijo (5), el agua del circuito de recuperacion de calor vuelve al tanque de reposo (1). El nivel de agua del tanque de reposo se mantiene por medio de la valvula (7), conectada a 35 un sensor de nivel. Si la presion en el circuito de recuperacion de calor cae por debajo del lfmite inferior establecido, por ejemplo 0,8 bares, el conmutador de presion alertara y detendra el procedimiento. Asf, los medios para mantener la presion en el lado de circuito de recuperacion de calor del intercambiador de calor de efluente (3) inferior a la presion en el lado de efluente (12); y los medios para mantener una presion en el lado de circuito de recuperacion de calor del intercambiador de calor de alimentacion (4) superior a la presion en el lado de alimentacion (11) 40 comprenden la bomba (2), que induce la presion, y el orificio fijo (5), que se usa para determinar la corriente y de ese modo la contrapresion del sistema; asf no son necesarios otros dispositivos de ajuste.
El procedimiento descrito anteriormente para recuperacion de calor en la esterilizacion de biorresiduos puede aplicarse a procedimientos de esterilizacion que operan tanto de manera continua como discontinua.
45
En el ejemplo anterior, se usa agua como medio de transferencia de calor, pero tambien son posibles otros lfquidos de transferencia de calor. Puede anadirse una sustancia indicadora al circuito de recuperacion de calor para revelar fugas, por ejemplo, mediante un cambio de color en el efluente.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para recuperar calor en un dispositivo para la esterilizacion de material biologico, caracterizado por las etapas de:
    5
    - transferir calor de una corriente de efluente esterilizado (12) a una corriente (10) en un circuito de recuperacion de calor
    - transferir calor de la corriente (10) en el circuito de recuperacion de calor a una corriente de alimentacion 10 contaminada biologicamente (11),
    - la presion (p12) en la corriente de efluente esterilizado (12) se mantiene superior a la presion (p1o) en el circuito de recuperacion de calor, que se mantiene superior a la presion (pn) en la corriente de alimentacion contaminada biologicamente (11).
    15
  2. 2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la presion p12 en la corriente de efluente esterilizado es superior a 6 bares, la presion p10 en el circuito de recuperacion de calor es como mfnimo 1 bar y como maximo 3 bares, y la presion pn en la corriente de alimentacion contaminada biologicamente es 0,5 bares o menos.
    20
  3. 3. Un dispositivo para la esterilizacion de material biologico, que comprende una lfnea de alimentacion
    (11) para material contaminado, una unidad (4) para tratamiento termico de dicho material y una lfnea de efluente
    (12) para material esterilizado; caracterizado por un circuito de recuperacion de calor para transferir calor de una corriente en dicha lfnea de efluente (12) a una corriente en dicha lfnea de alimentacion (11), incluyendo dicho circuito
    25 de recuperacion de calor un intercambiador de calor de efluente (3) que tiene un lado de efluente y un lado de circuito de recuperacion de calor; un intercambiador de calor de alimentacion (4) que tiene un lado de alimentacion y un lado de circuito de recuperacion de calor; tuberfas (10) que conectan los lados de circuito de recuperacion de calor de dichos intercambiadores de calor, al menos una bomba (2) para hacer circular un lfquido a traves de dicho circuito de recuperacion de calor; medios para mantener una presion en el lado de circuito de recuperacion de calor 30 del intercambiador de calor de efluente (3) inferior a la presion en el lado de efluente (12); y medios para mantener una presion en el lado de circuito de recuperacion de calor del intercambiador de calor de alimentacion (4) superior a la presion en el lado de alimentacion (11), comprendiendo dichos medios un orificio fijo (5).
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