ES2954884T3 - Procedimiento global de tratamiento de residuos biológicos - Google Patents
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Abstract
Procedimiento completo para el tratamiento de biorresiduos que comprende una fase líquida acuosa en la que están disueltos y/o presentes en forma particulada al menos compuestos de urea y amonio así como fosfatos unidos inorgánica y orgánicamente, preferentemente de estiércol líquido, purines y residuos de fermentación de plantas de biogás, que comprende las siguientes etapas del proceso: etapa (a): introducción de dióxido de carbono gaseoso [CO2] a presión elevada o de dióxido de carbono supercrítico en la fase líquida para solubilizar fosfatos particularmente unidos; etapa (b): reducción del contenido de CO2 en la fase líquida mediante acidificación de la fase líquida y eliminación del CO2 disuelto y/o del CO2 unido a carbonato; Etapa (c): alcalinización de la fase líquida para liberar amoníaco [NH3], preferentemente con CaO o Ca(OH)2 (lechada de cal), dado el caso en mezcla con NaOH, y eliminación del amoníaco [NH3] por calentamiento. y/o aplicando presión negativa y/o usando un flujo de aire o vapor (eliminación de amoníaco); etapa (d): precipitación y eliminación de fosfato cálcico de la fase líquida, preferiblemente como fosfato tricálcico [Ca3(PO4)2] o hidroxiapatita [Ca5(PO4)3(OH)]; etapa (e): reacción del amoníaco [NH3] obtenido en la etapa (c) con ácido fosfórico [H3PO4] para obtener un compuesto de fosfato de amonio, preferiblemente hidrogenofosfato de diamonio [(NH4)2HPO4] (fertilizante), y separación del fosfato de amonio obtenido compuesto; etapa (f): i) uso o provisión del fosfato cálcico obtenido en la etapa (d) para uso como nutriente vegetal (fertilizante) y/o ii) reacción del fosfato cálcico obtenido en la etapa (d) con ácido sulfúrico [H2SO4 ] para obtener sulfato de calcio (yeso) y ácido fosfórico [H3PO4] y separación del sulfato de calcio de la fase líquida y/o iii) mezclar el fosfato de calcio obtenido en la etapa d) con las cenizas de biorresiduos quemados y/o cenizas de lodos de depuradora y reacción de la mezcla con ácido fosfórico [H3PO4], ácido nítrico [HNO3] o una mezcla de ácidos minerales de los dos ácidos para obtener ácido fosfórico [H3PO4]. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento global de tratamiento de residuos biológicos
Objeto de la invención
La invención se refiere a un procedimiento global para el tratamiento de residuos biológicos que comprenden una fase líquida acuosa que contiene al menos urea y compuestos de amonio, así como fosfatos ligados inorgánica y orgánicamente, preferentemente de estiércol líquido, purines y residuos de fermentación de plantas de biogás. El procedimiento global según la invención es adecuado para agotar la fase acuosa del residuo biológico de nitrógeno y fósforo hasta tal punto que pueda devolverse al ciclo de aguas residuales o aplicarse en la agricultura sin dudarlo. Además, el nitrógeno y el fósforo se recuperan económicamente de las fases acuosa y particulada de los residuos biológicos y se introducen en productos aprovechables.
Antecedentes de la invención
Los residuos biológicos en el sentido de la presente invención incluyen estiércol líquido, purines y residuos de fermentación de plantas de biogás, pero también otros productos que tienen una fase líquida acuosa en la que están disueltos y/o en partículas al menos compuestos de urea y amonio y fosfatos ligados inorgánica y orgánicamente.
Los purines y el estiércol se producen en grandes cantidades en la ganadería. Los purines son una mezcla de heces, orina y yacija, cuyo contenido de agua puede variar mucho. Se denomina purines a la orina de los animales que no ha sido absorbida por la yacija. A menudo, los purines también contienen el lixiviado del estiércol producido durante la cría de animales y el agua de limpieza de los establos. Una gran proporción de nitrógeno está ligada a los purines y al estiércol líquido en forma de urea y nitrato. El estiércol líquido y los purines fermentan durante el almacenamiento mediante conversión microbiana, por la que el nitrógeno pasa de las formas orgánicas aglutinantes a la forma mineral de amonio.
El estiércol líquido y los purines son muy adecuados como fertilizantes agrícolas para el suministro de nutrientes a las plantas. En este sentido, abonar los cultivos forrajeros, por ejemplo, con estiércol líquido o purines de los animales de granja que a su vez se abastecen de él puede representar un ciclo de nutrientes sensato. Sin embargo, si los purines y el estiércol líquido se aplican a las tierras agrícolas en cantidades desequilibradas o excesivas, o incluso fuera del periodo vegetativo, se produce una sobrecarga de la capacidad del suelo para absorber y utilizar los nutrientes contenidos en los purines o el estiércol líquido y, por tanto, un riesgo de sobrefertilización y de filtración de nitratos y amoníaco a las aguas subterráneas, lo que a su vez plantea un problema para el abastecimiento municipal de agua. Además, cantidades considerables del amoníaco disuelto en los purines o el estiércol pueden desprenderse y contribuir a daños forestales generalizados.
Este problema ya ha llevado a la legislación de algunos países y regiones a establecer límites para la aplicación de estiércol por año y hectárea de suelo. En las regiones en las que se practica una agricultura industrial intensiva, se acumulan considerables excedentes de estiércol y purines. Esto plantea un problema de eliminación para las explotaciones, ya que no disponen de suficiente capacidad de almacenamiento ni de tierras de cultivo suficientemente grandes y cercanas para esparcir el estiércol líquido o los purines como abono en la medida permitida.
Como consecuencia de ello, se ha desarrollado un comercio de abonos de purines entre las regiones con grandes excedentes de purines debido a la ganadería intensiva y las regiones con menos ganadería, que se gestiona, entre otras cosas, a través de las denominadas bolsas de purines. Sin embargo, el transporte de este estiércol a largas distancias en camión o barco ocasiona costes elevados y un impacto medioambiental adicional nada desdeñable debido al tráfico de transporte, entre otras cosas por el gran volumen de este estiércol. Además, las cantidades de purines producidas en las regiones con una agricultura industrial intensiva son mucho mayores que la demanda de abono de purines en las regiones consumidoras. El exceso de estiércol se convierte así en un residuo que hay que eliminar, aunque contenga nutrientes valiosos.
Lo mismo se aplica a los residuos de fermentación de las plantas de biogás y, por ejemplo, también a los lodos de depuradora de las plantas de tratamiento de aguas residuales, que también contienen nutrientes valiosos que pueden y son utilizados para la fertilización de las plantas. Sin embargo, estos últimos suelen estar contaminados con metales pesados y compuestos orgánicos que no deberían entrar en la cadena alimentaria, razón por la cual el uso de lodos de depuradora como abono también está cada vez más restringido.
Dado que los residuos biológicos mencionados, incluidos el estiércol líquido, los purines, los residuos de fermentación de las plantas de biogás y los lodos de depuradora, plantean un problema de eliminación, se han desarrollado una gran variedad de procedimientos para tratar estos residuos con el fin de eliminarlos parcial o totalmente o de recuperar las sustancias y nutrientes valiosos que contienen y darles un uso. Los procedimientos para el tratamiento y/o la eliminación de purines y otros residuos biológicos se describen, por ejemplo, en los documentos DE 4103308, Es 10 2012 211 781, DE 10 2006 043 246 y DE 10 2010 033 251 descritas. Un sistema para el tratamiento de residuos animales líquidos se describe en el documento US2009/0206028.
Muchos de estos procedimientos tienen el inconveniente de que conllevan, o bien están asociados fundamentalmente a,, costes muy elevados, o bien sólo pueden llevarse a cabo de forma rentable en plantas a gran escala. Algunos de los procedimientos están destinados exclusivamente a la eliminación sin recuperación de las sustancias y nutrientes valiosos de los residuos biológicos. Otros procedimientos sólo se ocupan de la extracción de sustancias valiosas y nutrientes, pero no del problema de la eliminación de las fracciones restantes, especialmente las fracciones líquidas voluminosas, que no pueden depositarse en vertederos como los sólidos ni utilizarse como relleno en la industria de la construcción, por ejemplo.
Una forma de eliminar los residuos biológicos, incluidos los purines, el digestato de las plantas de biogás y los lodos de depuradora, es incinerarlos. A continuación, las cenizas de incineración se depositan en vertederos o se utilizan de otras formas, por ejemplo, como relleno en la construcción de carreteras. En este procedimiento, también se pierden en el ciclo económico y de nutrientes las valiosas sustancias y nutrientes que contienen, incluidos los compuestos nitrogenados y el fosfato, pero también, por ejemplo, una serie de oligoelementos, que también son adecuados como nutrientes para la fertilización de las plantas. Dado que los recursos de estos valiosos materiales, especialmente de fosfatos de roca para la producción de fertilizantes y otros productos, son finitos, se han desarrollado procedimientos para recuperar los valiosos materiales y nutrientes de las cenizas de incineración.
Un ejemplo de este tipo de procedimiento de reciclado para recuperar materiales valiosos de las cenizas de incineración, en particular de las cenizas de lodos de depuradora, que contienen grandes cantidades de fosfatos principalmente en forma de fosfatos de calcio, hierro y aluminio, es el denominado “Proceso REMONDIS TetraPhos" de la empresa Remondis Aqua GmbH & Co. KG, que se describe en las solicitudes de patente DE 102013018650, DE 10 2013 018 652 y DE 102014 006 278. Uno de los productos o subproductos de este procedimiento es un ácido fosfórico bruto desprovisto de metales pesados nocivos, que constituye un valioso producto de partida en la fabricación de productos fosfatados de todo tipo. Sin embargo, según la normativa de muchos países, no está permitido utilizar ácido fosfórico obtenido a partir del tratamiento de residuos biológicos, productos de lodos de depuradora o cenizas de lodos de depuradora para la producción de fosfatos utilizados en alimentos, piensos u otros productos con los que las personas y los animales entran en contacto directo, o transformados en alimentos o en esos otros productos. Por lo tanto, dicho ácido fosfórico puede utilizarse como máximo para la fabricación de productos para los que no está sujeto a las restricciones mencionadas, como por ejemplo para la fabricación de abonos fosfatados destinados a la fertilización agrícola.
Por lo tanto, sería deseable poder eliminar los residuos biológicos del tipo aquí mencionado, como el estiércol líquido, purines o residuos de fermentación de las plantas de biogás, de forma económica y, al mismo tiempo, recuperar las sustancias y nutrientes valiosos que contienen y darles un uso beneficioso y compatible con el medio ambiente, cerrando así un ciclo material de sustancias y nutrientes valiosos.
Cometido de la invención
El objeto de la presente invención era, por tanto, proporcionar un procedimiento global para tratar residuos biológicos que contengan al menos compuestos de urea y amonio y fosfatos ligados inorgánica y orgánicamente disueltos en una fase acuosa o ligados en forma de partículas, preferentemente purines, estiércol líquido y residuos de fermentación de plantas de biogás, que, además de los residuos biológicos, utilice materiales de entrada baratos, recupere sustancias y nutrientes valiosos de los residuos biológicos, en particular el nitrógeno y el fósforo, y los devuelve a una aplicación útil, reduce el nitrógeno y el fósforo de la fase acuosa de los residuos biológicos hasta tal punto que pueden devolverse al ciclo municipal de aguas residuales o utilizarse en la agricultura, y trata los residuos biológicos en su conjunto en un procedimiento de reciclado económicamente viable y reduce la contaminación ambiental en comparación con la eliminación y/o utilización anteriores de los residuos biológicos.
Descripción de la invención
Según la invención, esta tarea se resuelve mediante un procedimiento global para el tratamiento de residuos biológicos que comprenden una fase líquida acuosa en la que están disueltos y/o contenidos en forma de partículas al menos compuestos de urea y amonio, así como fosfatos ligados inorgánica y orgánicamente, preferentemente de estiércol líquido, purines y residuos de fermentación de plantas de biogás, que comprende las siguientes etapas de procedimiento:
Si el material de partida, es decir, el residuo biológico utilizado, contiene sólidos gruesos que dificultan la fluidez del material en la planta para llevar a cabo el procedimiento, por ejemplo residuos vegetales, paja u otros materiales con dimensiones en al menos una dimensión de, por ejemplo, al menos 2 a 5 cm, éstos se eliminan convenientemente al comienzo del procedimiento según la invención. Esto puede hacerse por separación mecánica, por ejemplo por tamizado, mediante un rastrillo, por sedimentación, filtración, centrifugación o una combinación de estos procedimientos. Alternativa o adicionalmente, la fluidez del material de partida también puede producirse por trituración mecánica de los sólidos gruesos, por ejemplo mediante trituración, molienda o un procedimiento adecuado comparable.
Los purines y el estiércol líquido, pero también otros residuos biológicos, contienen una cantidad considerable de urea, al menos en el momento de su formación en la granja, en la que está ligado el nitrógeno, que debe recuperarse mediante el procedimiento según la invención. Durante el almacenamiento de estos residuos antes de llevar a cabo el procedimiento según la invención, parte de la urea se degrada normalmente por la ureasa natural a amonio y/o amoníaco, que están directamente disponibles para su posterior recuperación de nitrógeno en el procedimiento según la invención. Sin embargo, dependiendo del período de almacenamiento, las condiciones de almacenamiento y el contenido natural de ureasa de los residuos biológicos utilizados, puede ser apropiado degradar la urea que aún no se ha degradado a amonio y/o amoníaco para la recuperación de nitrógeno al comienzo del procedimiento según la invención. En una realización de la invención, la urea contenida en la fase líquida se hidroliza enzimáticamente para obtener amoníaco y/o amonio, utilizando preferentemente la enzima ureasa. La hidrólisis enzimática de la urea contenida en la fase líquida de los residuos biológicos para obtener amoníaco y/o amonio es conocida en principio, por ejemplo a partir del procedimiento de eliminación de purines según el documento DE 41 03 308 cuyo contenido divulgativo completo se remite, por tanto, al presente documento.
Etapa (a)
Una gran proporción del fosfato de los residuos biológicos, en algunos casos más del 90% del fosfato contenido, está presente en forma de compuestos de fosfato inorgánicos u orgánicos ligados en partículas. Esto significa que los compuestos de fosfato son sólidos por sí mismos o están unidos a sólidos y, por lo tanto, no están disueltos en la fase acuosa. A efectos de la presente invención, dichos fosfatos se denominan "fosfatos ligados a partículas". Por ejemplo, se descubrió que los fosfatos pueden incorporarse a la matriz del carbonato cálcico no disuelto o adsorberse en su superficie. Para poder recuperar estos fosfatos ligados a partículas, se introduce dióxido de carbono gaseoso (CO2) a presión elevada o dióxido de carbono supercrítico en la fase líquida en la etapa (a) del procedimiento según la invención. En el procedimiento, una gran parte de los fosfatos unidos a partículas pasa a la solución. Se describe un procedimiento para la recuperación de fosfatos a partir de productos de lodos de depuradora con la introducción de dióxido de carbono gaseoso (CO2) a presión elevada o dióxido de carbono supercrítico en la fase líquida a partir de la DE 102009020745 al que se hace referencia completa en el presente documento. El procedimiento descrito en el mismo puede aplicarse en consecuencia en la etapa (a) del procedimiento según la invención para poner en solución fosfatos ligados a partículas según la invención.
Etapa (b)
La fase líquida del preparado obtenido en la etapa a) contiene tanto CO2 disuelto como CO2 ligado en forma de carbonato. Se produce durante la hidrólisis de la urea en los residuos biológicos por la ureasa natural o también, si es necesario, por la ureasa añadida según la invención. Además, la fase líquida contiene CO2, que se introdujo en la etapa (a) para disolver los fosfatos unidos a partículas. El amoníaco y el CO2 producidos en la fase líquida durante la hidrólisis de la urea, entre otras cosas, están presentes en la fase líquida en equilibrio con el carbonato de amonio y el hidrogenocarbonato de amonio. Al aumentar el valor del pH mediante la alcalinización con CaO o Ca(OH)2 en la etapa posterior (c) para la eliminación del amoníaco, no sólo se formaría y precipitaría el fosfato de calcio deseado, sino también, en una elevada proporción, carbonato cálcico no deseado, debido al alto contenido de CO2 en la fase líquida. Antes de alcalinizar la fase líquida para la extracción de amoníaco en la siguiente etapa (c), el contenido de CO2 en la fase líquida se reduce según la invención acidificando la fase líquida y expulsando el CO2 disuelto y/o el CO2 unido como carbonato. La acidificación se realiza preferentemente con ácido fosfórico. La expulsión del CO2 puede acelerarse ventajosamente aumentando la temperatura y/o agitando o moviendo de otro modo la mezcla de reacción.
La expulsión del CO2 de la fase líquida en la etapa b) puede tener lugar directamente en la preparación obtenida en la etapa a). Sin embargo, dado que este lote a menudo contiene sólidos que ya no son necesarios en las etapas posteriores del procedimiento o que incluso pueden interferir con el control del procedimiento, se prefiere, según la invención, separar los sólidos que todavía contiene el lote obtenido en la etapa a) de la fase líquida y alimentar la etapa b) únicamente con la fase líquida. La separación de los sólidos de la fase líquida se realiza convenientemente por tamizado, sedimentación, filtración, ultrafiltración, centrifugación o una combinación de estos procedimientos. La separación de sólidos también puede tener lugar en varias etapas, en las que los sólidos gruesos o de mayor tamaño se separan primero mediante un primer procedimiento adecuado y, a continuación, los sólidos más finos se separan mediante uno o más procedimientos adecuados adicionales.
Etapa (c):
La liberación y expulsión del amoníaco en la fase líquida en la etapa (c) del procedimiento según la invención, el llamado desorción de amoníaco, es conocido en principio. Según la invención, se realiza alcalinizando la fase líquida, preferentemente mediante CaO o Ca(OH)2 (lechada de cal), opcionalmente en mezcla con NaOH, y expulsando el amoníaco gaseoso por calentamiento y/o aplicando una presión negativa y/o con la ayuda de una corriente de aire o vapor.
En una realización preferente del procedimiento según la invención, la alcalinización de la fase líquida se lleva a cabo en la etapa (c) hasta un pH de 9 a 14, preferentemente de 10 a 13, particularmente preferentemente de 11 a 12.
El amoníaco gaseoso expulsado puede absorberse en ácido mineral o agua. Según la invención, es conveniente alimentarlo directamente a la etapa (e) y hacerlo reaccionar con ácido fosfórico [H3PO4] para obtener el compuesto de fosfato de amonio, preferentemente hidrogenofosfato de di-amonio [(NH4)2HPO4].
Etapa (d):
La alcalinización de la fase líquida y la expulsión del amoníaco en la etapa (c) del procedimiento según la invención produce normalmente fosfato de calcio como fosfato tricálcico [Ca3(PO4)2] o hidroxiapatita [Ca5(PO4)3(OH)], que puede destinarse a diversos usos. Por lo tanto, se precipita y se separa de la fase líquida en la etapa (d) del procedimiento según la invención. Esto se hace convenientemente mediante filtración, centrifugación, sedimentación o una combinación de los procedimientos mencionados.
Etapa (e):
En la etapa e), el amoníaco [NH3] obtenido en la etapa c) se hace reaccionar con ácido fosfórico [H3PO4] para obtener un compuesto de fosfato de amonio, preferentemente hidrogenofosfato de di-amonio [(NH4)2HPO4], y el compuesto de fosfato de amonio obtenido se cristaliza y se separa de la fase líquida. Preferentemente, el ácido fosfórico se utiliza en una concentración de 40 - 89 % en peso, más preferentemente en una concentración de 50 - 75 % en peso.
El fosfato amónico, preferentemente hidrogenofosfato di-amónico [(NH4)2HPO4], obtenido en la etapa de procedimiento (e) según la invención es un valioso fertilizante agrícola, que está mucho más concentrado y ocupa menos volumen en comparación con el residuo biológico del que se obtuvo y que normalmente también es adecuado como fertilizante. Por tanto, puede almacenarse mejor y transportarse de forma más rentable y respetuosa con el medio ambiente que los residuos biológicos originales con la misma producción de abono. Además, el hidrogenofosfato de di-amonio es mucho más adecuado como fertilizante que, por ejemplo, el fosfato de calcio obtenido en la etapa (d) debido a su mayor solubilidad en agua y biodisponibilidad. Además, a diferencia del fosfato de calcio, el hidrogenofosfato de diamonio proporciona simultáneamente una valiosa y necesaria fuente de nitrógeno para la nutrición de las plantas, de modo que no se requiere abono nitrogenado adicional para la fertilización de las plantas, o sólo en cantidades menores.
Etapa (f):
En una primera aplicación según la etapa (f), el fosfato de calcio obtenido en la etapa (d) como fosfato tricálcico [Caa(PO4)2] o hidroxiapatita [Ca5(PO4)3(OH)] puede utilizarse directamente como fertilizante fosfatado o como medio nutritivo en la etapa de desnitrificación de una planta de tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, el fosfato tricálcico y la hidroxiapatita son mucho menos solubles en agua y tienen una biodisponibilidad significativamente menor que el hidrogenofosfato de calcio (fosfato dicálcico) o el hidrogenofosfato de di-amonio. El procedimiento según la invención proporciona por lo tanto usos alternativos más ventajosos para el fosfato de calcio obtenido en la etapa (d).
Según una aplicación alternativa preferente según la etapa (f), el fosfato de calcio obtenido en la etapa (d) como fosfato tricálcico[Ca3(PO4)2] o hidroxiapatita [Ca5(PO4)3(OH)] se hace reaccionar por tanto con ácido sulfúrico [H2SO4] para obtener sulfato de calcio (yeso) y ácido fosfórico [H3PO4] y el sulfato de calcio se separa de la fase líquida.
El yeso así obtenido puede utilizarse ventajosamente en la industria de la construcción, por ejemplo. El ácido fosfórico obtenido de la reacción del fosfato de calcio con el ácido sulfúrico en la fase líquida residual se alimenta convenientemente a la etapa (e) para la reacción del amoníaco obtenido en la etapa (c) con el ácido fosfórico para obtener y precipitar el compuesto de fosfato de amonio.
Por regla general, el ácido fosfórico obtenido en la reacción del fosfato de calcio con ácido sulfúrico será demasiado diluido y también será estequiométricamente insuficiente para convertir el amoníaco obtenido en la etapa (c) sustancialmente por completo en el compuesto de fosfato de amonio deseado. Por lo tanto, es ventajoso según la invención aumentar la concentración del ácido fosfórico obtenido en la reacción del fosfato de calcio con el ácido sulfúrico y la proporción estequiométrica del ácido fosfórico antes de la reacción con el amoníaco. Según la invención, esto se hace convenientemente eliminando el agua de la fase líquida y/o preferentemente añadiendo más ácido fosfórico, convenientemente más concentrado. Según la invención, el ácido fosfórico procedente del tratamiento de cenizas de lodos de depuradora, por ejemplo el ácido fosfórico obtenido del "Proceso REMONDIS TetraPhos", se utiliza preferentemente para este fin, ya que es un producto barato obtenido durante el tratamiento de cenizas de lodos de depuradora según este procedimiento.
Otra ventaja de la utilización de un ácido fosfórico obtenido del tratamiento de cenizas de lodos de depuradora en el procedimiento según la invención resulta de las cortas distancias de transporte, si las plantas para llevar a cabo el procedimiento según la invención y para tratar las cenizas de lodos de depuradora están situadas cerca una de otra y también en las proximidades de una depuradora o ambas se llevan a cabo directamente en la depuradora.
En otra aplicación alternativa según la etapa (f), el fosfato de calcio obtenido en la etapa (d) como fosfato tricálcico [Ca3(PO4)2] o hidroxiapatita [Ca5(PO4)3(OH)] se mezcla con las cenizas de residuos biológicos incinerados y/o con cenizas de lodos de depuradora y se hace reaccionar con ácido fosfórico [H3PO4], Ácido nítrico [HNO3] o un ácido mineral mezcla de los dos ácidos para obtener ácido fosfórico [H3PO4]. Esto puede hacerse ventajosamente utilizando el "Proceso REMONDIS TetraPhos" mencionado anteriormente. La porción de fosfato del fosfato de calcio se convierte así en ácido fosfórico y puede utilizarse a su vez en la etapa (e) para hacer reaccionar el amoníaco obtenido en la etapa (c) y producir el compuesto de fosfato de amonio, preferentemente fosfato ácido de amonio.
La fase líquida residual del procedimiento de tratamiento obtenida en el procedimiento según la invención está tan desprovista de fosfatos y compuestos nitrogenados que normalmente puede eliminarse en las aguas residuales después de la ultrafiltración o incluso sin tratamiento adicional. Ventajosamente, la fase líquida residual puede alimentarse directamente o a través del sistema de alcantarillado a la depuradora municipal más cercana. Alternativamente, la fase líquida residual obtenida también puede utilizarse directamente para el riego agrícola, por ejemplo.
El procedimiento global según la invención resuelve una serie de problemas asociados a los residuos biológicos, por ejemplo el problema de la eliminación y/o almacenamiento de dichos residuos en regiones con exceso de capacidad y el transporte perjudicial para el medio ambiente de dichos residuos a regiones donde dichos residuos podrían reciclarse, por ejemplo como fertilizante. Al mismo tiempo, el procedimiento global según la invención permite recuperar sustancias valiosas y nutrientes de los residuos biológicos, en particular nitrógeno y fósforo, y darles un nuevo uso útil. De este modo, el procedimiento global según la invención hace uso de materiales de entrada rentables y produce productos valiosos, como el fertilizante de fosfato di-amónico, que es fácilmente soluble en agua y biodisponible. La fase líquida voluminosa de los residuos biológicos se trata de forma que pueda devolverse como líquido residual al ciclo de aguas residuales municipales o esparcirse en la agricultura. Mediante el procedimiento global según la invención, los residuos biológicos se tratan en su conjunto en un procedimiento de reciclaje económicamente viable y se reduce la contaminación ambiental en comparación con la eliminación y/o utilización anterior de los residuos biológicos.
Figuras
Figura 1 es una representación esquemática del procedimiento global según la invención con las etapas (a) a (f).
Ejemplo
El residuo de fermentación de una planta de biogás se liberó primero de partículas gruesas con dimensiones > 5 mm mediante tamizado. El tamaño medio de las partículas del digestato antes del cribado era de unos 10 mm. En la fase
líquida del digestato tamizado, se determinaron el pH, la conductividad y el contenido en P2O5 (véase el cuadro 1, "antes de la etapa (a)"). Posteriormente, 10 kg del digestato tamizado se diluyeron en un factor de 5 con agua del grifo, se introdujeron en un reactor de presión y se presurizaron con CO2 a una presión de 10 bares durante unos 5 minutos hasta que el valor del pH del digestato se redujo a aproximadamente 5,8 mediante el tratamiento con CO2. En el procedimiento, el fósforo, que inicialmente estaba unido en partículas, pasó a la fase líquida.
Posteriormente, los sólidos que aún contenía la preparación se separaron de la fase líquida mediante una centrifugadora de laboratorio. Se obtuvieron unos 7,5 litros de fase líquida (filtrado) y unos 2,5 kg de fase sólida (torta de filtración). La fase sólida tenía un contenido de materia seca de aproximadamente el 20 %. A continuación, se determinaron de nuevo el valor de pH, la conductividad y el contenido de P2O5 en la fase líquida obtenida (véase el cuadro 1, "después de la etapa a)").
Tabla 1: Extracción de fosfato de digestato mediante CO2
Los purines de ganado se trataron de la misma manera que el digestato y la extracción de fosfato se determinó mediante el tratamiento con CO2. Los resultados con estiércol como residuo biológico figuran en el cuadro 2.
Tabla 2: Extracción de fosfatos de purines de vacuno mediante CO2
En la etapa siguiente, se redujo el contenido de dióxido de carbono contenido en los 7,5 litros de fase líquida (filtrado) agitando en un agitador de laboratorio a 500 rpm durante 10 min y añadiendo 10 ml de ácido fosfórico al 50% en peso sin aumentar la temperatura.
Posteriormente, el nitrógeno contenido en el filtrado se expulsó como amoniaco gaseoso (NH3) (desorción). Para ello, se añadieron 350 g de lechada de cal al 3 % (Ca(OH)2) al filtrado y se elevó el pH a 11,5 mientras se agitaba en un agitador de laboratorio a 500 rpm durante 10 min sin aumentar la temperatura. El amoníaco gaseoso se expulsó por extracción de aire (5 L de aire/min) y se recogió en un frasco lavador con un receptor de ácido fosfórico al 50% en peso para formar hidrogenofosfato de di-amonio. El rendimiento de NH3 puede ser de aproximadamente el 98% o más si el hidrogenofosfato de diamonio resultante se cristaliza y se separa de la fase líquida de la alimentación en otra etapa de filtración, la fase líquida restante de la alimentación se adiciona con ácido fosfórico al 75% en peso y se utiliza en la siguiente reacción del amoníaco gaseoso con ácido fosfórico. El hidrogenofosfato de amonio resultante puede utilizarse como abono combinado N/P
Como reacción adicional de elevar el pH en el filtrado para expulsar el amoníaco, el fosfato disuelto en el filtrado precipitó como fosfato de calcio y formó un precipitado. Este precipitado se separó de la fase líquida en otra etapa de filtración. El rendimiento fue de aproximadamente el 95%. En caso de rendimientos inferiores debidos a contenidos alcalinos elevados, puede precipitarse casi el 100% de fosfato de calcio añadiendo CaCh.
A continuación, el fosfato de calcio obtenido se hizo reaccionar con ácido sulfúrico al 60-70 % en peso para formar y precipitar sulfato de calcio (yeso) y se separó de la fase líquida en otra etapa de filtración. El rendimiento fue de aproximadamente el 95%. El filtrado contenía ácido fosfórico, que se devolvía a la etapa de recogida de amoniaco gaseoso tras una etapa de concentración para formar hidrogenofosfato de amonio.
Las fases líquidas residuales restantes se introdujeron en las aguas residuales municipales.
Claims (7)
1. Procedimiento global para el tratamiento de residuos biológicos que comprenden una fase líquida acuosa en la que están disueltos y/o contenidos en forma de partículas al menos compuestos de urea y amonio, así como fosfatos ligados inorgánica y orgánicamente, preferentemente de estiércol líquido, purines y residuos de fermentación de plantas de biogás, que comprende las siguientes etapas de procedimiento:
2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque antes o después de llevar a cabo la etapa (a), los sólidos del residuo biológico se separan mecánicamente de la fase líquida acuosa y/o se trituran, donde la separación mecánica de la fase líquida acuosa se lleva a cabo preferentemente por tamizado, filtración, centrifugación, sedimentación o una combinación de las anteriores.
3. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la urea contenida en la fase líquida se hidroliza por adición de la enzima ureasa para obtener amoniaco y/o amonio.
4. El procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la etapa (c) la alcalinización de la fase líquida se lleva a cabo hasta un valor de pH de 9 a 14, preferentemente de 10 a 13, particularmente preferentemente de 11 a 12.
5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la etapa (d) la separación del fosfato de calcio, preferentemente como fosfato tricálcico [Ca3(PO4)2] o hidroxiapatita [Ca5(PO4)3(OH)] de la fase líquida se realiza mediante filtración, centrifugación, sedimentación o una combinación de las anteriores.
6. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la etapa (e), para la conversión del amoníaco [NH3] obtenido en la etapa (c), se utiliza el ácido fosfórico [H3PO4] obtenido en la etapa (f), incrementándose preferentemente la concentración de ácido fosfórico antes de la reacción y/o en el lote mediante eliminación de agua y/o adición de ácido fosfórico, preferentemente mediante adición de ácido fosfórico procedente del tratamiento de cenizas de lodos de depuradora.
7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ácido fosfórico [H3PO4] utilizado en la etapa (e) para la reacción del amoníaco [NH3] obtenido en la etapa (c) se utiliza en una concentración del 40-89% en peso, preferentemente en una concentración del 50-75% en peso.
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| US20030057160A1 (en) * | 2001-09-26 | 2003-03-27 | Williams Derek P. | Method for treating hog and animal waste |
| DE102005017077B4 (de) * | 2003-11-19 | 2014-11-27 | Gesellschaft für Nachhaltige Stoffnutzung mbH | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stickstoffdünger und Phosphatdünger aus organischen Abfallprodukten |
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| US7909995B2 (en) * | 2008-02-20 | 2011-03-22 | Washington State University Research Foundation | Combined nutrient recovery and biogas scrubbing system integrated in series with animal manure anaerobic digester |
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