ES2955413T3 - Procedimiento y dispositivo de tratamiento para la deshidratación de lodos orgánicos - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método y un dispositivo para el tratamiento/deshidratación de lodos orgánicos (1, 41, 69} de forma continua o semicontinua, donde mediante inyección de aire (6, 47) se produce una emulsión trifásica de aire, materia sólida y agua. , 68) en el lodo, introduciendo un floculante (13, 50, F) en dicha emulsión para crear un flóculo (14, 51) y luego desgasificando dicho flóculo a presión atmosférica. El flóculo se desgasifica mediante un suave impacto del flóculo. sobre sí mismo o sobre un obturador absorbente de energía (39, C), frenando el flóculo, y el flóculo así madurado se recupera en un dispositivo de filtración y/o decantación (56, 74). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo de tratamiento para la deshidratación de lodos orgánicos

La presente invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento y/o la deshidratación en continuo o semicontinuo de lodos líquidos orgánicos mediante la inyección de aire en el flujo de lodos y la inyección de floculante en la emulsión así producida.

También se refiere a un dispositivo de tratamiento/deshidratación de lodos líquidos que implementa tal procedimiento. La invención encuentra una aplicación particularmente importante, aunque no exclusiva, en el campo de la reducción del volumen de lodos orgánicos de las estaciones depuradoras de aguas domésticas o industriales.

Por lodo orgánico se entiende un lodo esencialmente cargado de materia orgánica, es decir que comprende más de 50%, por ejemplo más de 70% de una materia producida por seres vivos, vegetales, animales, hongos, y otros descomponedores, tales como los microorganismos.

Ya se conocen dispositivos de deshidratación de lodos (FR 2729383) que permiten mejorar la sequedad de los lodos compactos minerales u orgánicos gracias a los rascadores mecánicos que se desplazan sobre el fondo permeable de los tanques de almacenamiento.

Tales dispositivos comprenden riesgos de obstrucción que necesitan medios de desobstrucción y presentan las fragilidades de los equipos mecánicos. Además, los lodos orgánicos son sustancias coloidales cuya decantación es lenta y poco eficaz.

También se conocen sistemas de mesas de escurrimiento que, sin embargo, tienen limitaciones de explotación importantes, y necesitan instalaciones de tamaño considerable. También tienen una falta de eficacia.

También se conocen sistemas estáticos formados por tanques de decantación.

Pero en este caso de espesamiento estático, los tiempos de estancia son considerables y generan lamentablemente fenómenos de fermentación de los lodos que provocan olores nauseabundos y un aumento del carácter coloidal de dichos lodos.

Se conoce por otro lado (FR 2966 818) un procedimiento de separación entre el líquido y materia en suspensión de un lodo, en el que se inyecta lodo y aire a un caudal alto en un recinto de bajo volumen.

Aunque bastante eficaz, este procedimiento es esencialmente aplicable a lodos muy mineralizados (es decir, que tienen un % de materia orgánica sobre 100% en peso de materia sólida inferior a 5 a 15%).

El documento WO 2015/079175 describe un procedimiento para el tratamiento de lodos líquidos mediante inyección de aire en un flujo de lodos variando las velocidades de los flujos de aire y de lodos, y en el que se tratan los lodos por floculación/decantación, llevándose a cabo la inyección de un reactivo de floculación antes de mejorar la deshidratación en un espesador aliviadero. Aquí también, y aunque bastante eficaz, la desecación aún puede mejorarse, en particular en lo que respecta al tiempo de floculación y la cantidad de floculante necesaria.

Se conoce también (FR 3013 701 A1) un procedimiento y un dispositivo para el tratamiento de un efluente orgánico que permite una buena deshidratación, pero se puede mejorar más aún.

El documento WO2016/097343 describe un procedimiento para la deshidratación de lodos, que comprende una etapa previa de mezclamiento de lodos para desestructurarlos. Tal procedimiento necesita una mezcla mecánica, que genera riesgos de avería y ensuciamiento.

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un procedimiento y un dispositivo que responden mejor que los anteriormente conocidos a las exigencias de la práctica, en particular debido a que permite, mediante una desgasificación apropiada, obtener una emulsión floculada más rápidamente, con menos reactivo (materia floculante) y esto con una instalación particularmente compacta.

Utilizando hábilmente la energía de desgasificación para crear un flóculo de lodo espesado favorable entonces a su extracción en un simple sistema de raspado por ejemplo, y esto sin que se produzca una destrucción inoportuna de dicho flóculo, se obtiene una separación sustancialmente instantánea del flóculo de lodo y del agua suelta por flotación. Para ello, la invención parte del principio de un tratamiento y/o deshidratación en continuo o semicontinuo (por “batch” alternos) de un lodo, en el que se crea una emulsión con aire que se desgasifica y se realiza la floculación usando como energía cinética de maduración la energía de dicha desgasificación.

Se usa así la función de desgasificación y la energía liberada para mejorar la penetración del floculante en el lodo. Ventajosamente, se concentra también rápidamente aguas abajo los lodos en línea en un recipiente concentrador. Con este objetivo, la invención propone en particular un procedimiento de tratamiento/deshidratación en continuo o semicontinuo de lodos orgánicos, según la reivindicación 1.

Así se observa que se absorbe la energía reduciendo la energía cinética del flóculo en un factor al menos igual a dos. Se trata por lo tanto de un choque suave del tipo líquido/líquido.

Tal desgasificación suave y parcial del aire en exceso no daña la emulsión y permitirá una mejor floculación usando la energía de la desgasificación, lo que permite una reducción del 10 al 20% o incluso hasta el 50% del tiempo de mezclamiento del polímero, así como una reducción en la cantidad de polímero a utilizar.

Por choque suave se entiende por lo tanto un choque o contacto progresivo sin percusión sobre el propio flóculo por caída gravitaría sobre sí mismo, o bien sobre una aleta o pared o disco de absorción de la energía, por ejemplo una aleta flexible o de dimensión reducida, por ejemplo de unos pocos cm2, (por ejemplo de x x y, con x e y ≤ 10 cm), dispuesto para ralentizar el flujo, sin que por ello constituya un accidente creando una sobrepresión repentina en el flujo.

Por aleta o pared flexible se entiende un elemento elástico o semirrígido, por ejemplo de caucho o equivalente, capaz de absorber y/o crear una pérdida de presión, por ralentización, permitiendo la desgasificación por presión, sin por ello destruir las escamas de lodo.

Tal sistema permite la desgasificación del aire en exceso asegurando al mismo tiempo la continuidad de constitución del flóculo y el respeto de las velocidades de paso o transferencia de dicho flóculo durante el proceso.

En lo que se refiere al polímero, tradicionalmente el operador de una línea de deshidratación de lodos tenderá a aportarlo en exceso para obtener un flóculo ciertamente más pesado, pero que no corre el riesgo de colapsar.

Con la invención, este riesgo se minimiza considerablemente, ya que mejorando de manera simple el proceso de floculación mediante el uso de la energía de desgasificación, el operador de una instalación ya no es propenso a sobredosificar.

Se obtienen de hecho resultados en las líneas de tratamiento que permiten ahorrar hasta 30% en floculante.

Por semicontinuo, se entienden lotes sucesivos, que se sustituyen uno tras otro sobre la marcha, o sustancialmente sin parar, para permitir un tratamiento continuo o semicontinuo, lo que autoriza entonces una excelente cadencia. Al final de la cadena, el flóculo madurado que se obtiene es favorable a la extracción de las materias sólidas por raspado u otro tipo de separación del agua liberada obtenida.

En el caso en el que se crea un choque suave del flóculo sobre sí mismo mediante salida del flóculo verticalmente o sustancialmente vertical en una fuente (o en un chorro) en un recipiente abierto a presión atmosférica, tal desgasificación suave permite una excelente puesta en contacto del flóculo con el aire. El flóculo no se rompe, lo que tiene como efecto evitar el sobreconsumo de polímero y, por lo tanto, la liberación de polímero en el filtrado.

Además, la energía de los chorros de lodos emitidos en el volumen vacío superior del recipiente abierto a la atmósfera permite una mejor incorporación del floculante en los lodos (lo que permite acelerar la floculación).

También ventajosamente, el cuello superior de expulsión en fuente del lodo en el recipiente está dispuesto para proporcionar un volumen de lodo en la parte inferior de dicho recipiente situado debajo de dicho cuello de manera a autorizar un tiempo determinado optimizado y suficiente para mezclar el lodo y el floculante.

Para ello, la altura del cuello con respecto al fondo del recipiente es mayor o igual a 30 cm por ejemplo.

En la otra realización de la invención, el choque suave se crea introduciendo o salida del flóculo en una cámara intermedia que comprende una pared de ralentización y/o una zona de ralentización del flujo.

Ventajosamente y para ello, el flóculo se introduce en un recinto abierto a la atmósfera (para la desgasificación) de paso del flóculo provisto de una cámara intermedia que comprende una pared que forma la aleta de ralentización, por ejemplo una pared flexible, situada en el paso del flujo, y/o frente a la introducción de dicho flóculo.

Ventajosamente, la pared de ralentización es una pared semicilíndrica convexa de eje perpendicular al flujo, y cuya parte superior (o generatriz externa) está dirigida hacia el flujo.

También aquí, el recipiente está dispuesto para proporcionar un volumen de lodo en la parte inferior del recipiente de manera a autorizar un tiempo optimizado y suficiente para la maduración del flóculo, es decir para la constitución de un flóculo (mezcla de lodos y floculante) homogéneo y desgasificado.

También ventajosamente el recinto comprende una pared transversal del recinto abierta en la parte inferior, que permite a la emulsión floculada repartirse a velocidad igual que, o no, actuar también como pared de ralentización. En otra realización, la pared o aleta de ralentización está ubicada en la parte delantera de una cámara de salida del flujo desgasificado.

En realizaciones ventajosas, también se recurre a una y/u otra de las siguientes disposiciones:

• el floculante se introduce en la emulsión trifásica después de crear una pérdida de carga en la emulsión por estrechamiento.

El estrechamiento se produce por ejemplo por un accidente de tubería formado por un venturi o una válvula de manguito;

• siendo alimentado el lodo de forma continua a un caudal Q (m3/h), se crea la emulsión por choque del lodo con el aire inyectado en el lodo a un caudal q (Nm3/h) tal que q > 3Q en una primera zona de flujo del lodo;

• la primera zona es un pequeño volumen en particular confinado entre dos paredes laterales (como en un venturi o una restricción de tubería, por ejemplo) y es, por ejemplo, inferior a 0,005 m3, por ejemplo comprendido entre 10 cm3 a 200 cm3, de manera que la mezcla de los flujos de aire y de lodo tenga una velocidad de al menos 10 m/S.

El tamaño particularmente reducido de la zona de inyección (por ejemplo, 50 cm3) autorizará una excelente mezcla lodo/aire.

En efecto, existe en este lugar una zona de alta velocidad, que conlleva choques cinéticos, lo que permite que las burbujas de aire penetren en el flóculo bacteriano;

• la emulsión se pasa después a través de una cámara de pequeño volumen (con un volumen inferior a 200 l) antes de que se produzca dicha pérdida de carga por estrechamiento.

Cabe señalar que la primera zona y el recinto también pueden estar separados por una restricción (un venturi y/o un orificio) que forma las dos zonas en dos cámaras separadas;

• el recinto es tubular con un diámetro medio de paso comprendido entre 10 mm y 50 mm;

• el recinto es una columna de diámetro medio d y de altura H > 50 d (por ejemplo 10 d) introduciéndose los lodos por la parte inferior de la columna en el lecho gaseoso creado por el aire inyectado a nivel de dicho aporte en lodos (por ejemplo por arriba o por abajo);

• el floculante es un polímero que se inyecta inmediatamente fuera del recipiente, antes de echarlo a la atmósfera. Es, por ejemplo, un floculante orgánico de tipo catiónico;

• se lleva a cabo una concentración del flóculo después de la desgasificación en el dispositivo de filtración y/o decantación por flotación/compactación de la emulsión floculada en capacidad de concentrador, siendo evacuado el lodo concentrado continuamente, por ejemplo por rebose.

Ventajosamente, obstruyendo más o menos la superficie de la capacidad, es posible regular (en función de los caudales de aire y de lodos utilizados) el espesor de la capa flotante, que puede entonces y además sedimentar debido a su peso, lo que permite obtener concentraciones de 100 a 120 g/l de MS, sabiendo que la calidad y la transparencia del agua obtenida debajo de los lodos floculados sigue siendo siempre excepcional (DCO inferior a 200 mg/l, incluso 100 mg/l en el caso de lodos biológicos);

• la capacidad es cilíndrica;

• la capacidad está formada por un depósito paralelepipédico horizontal;

• se realiza un tratamiento adicional del flóculo aguas abajo de la desgasificación por filtración y/o prensado del flóculo;

• el tratamiento adicional incluye pasar el floculo sobre un tambor rotativo de cribado;

• el tratamiento comprende además un prensado adicional, por ejemplo mediante placa de prensado, con una presión comprendida entre 10 kg y 40 kg, por ejemplo 25 kg, lo que permite obtener una concentración de materia sólida mejorada que puede alcanzar 90 g por litro.

• el aire se inyecta en el sentido del flujo de lodo.

La invención también propone un dispositivo que implementa el procedimiento tal como se describe anteriormente.

Propone también un dispositivo para el tratamiento y/o la deshidratación de lodos líquidos orgánicos según la reivindicación 18.

Ventajosamente, la pared es flexible y/o curvada (por ejemplo con un radio de curvatura de varios centímetros, por ejemplo entre 5 cm y 100 cm), con un pico dirigido hacia el flujo.

En una realización ventajosa, el dispositivo comprende medios para crear una pérdida de carga en la emulsión por estrechamiento antes de la inyección del floculante.

El estrechamiento se lleva a cabo por ejemplo por un accidente en la tubería formada por un venturi o una válvula, por ejemplo con un manguito o una válvula.

Ventajosamente, el dispositivo comprende medios para recuperar el flóculo madurado en un dispositivo de separación por flotación.

En realizaciones ventajosas del dispositivo, también se recurre además y/o por otro lado, a una y/u otra de las siguientes disposiciones:

• siendo alimentado el lodo de forma continua a un caudal Q (m3/h), el dispositivo comprende una primera zona de flujo del lodo en la que se crea la emulsión por choque del lodo con el aire inyectado en el lodo a un caudal q (Nm3/h);

• la primera zona es un pequeño volumen en particular confinado entre dos paredes laterales (como en un venturi o una restricción de tubería, por ejemplo) y es, por ejemplo, inferior a 0,005 m3, por ejemplo comprendido entre 10 cm3 y 200 cm3;

• el dispositivo comprende un recinto en línea comprendido entre dicha primera zona en la que se crea la emulsión, y el estrechamiento. La emulsión obtenida pasa así a través del recinto de pequeño volumen antes del estrechamiento y la floculación. Cabe señalar que la primera zona y el recinto también pueden estar separados por una restricción (un venturi y/o un orificio) que forma las dos zonas en dos cámaras separadas. Por pequeño volumen se entiende unas pocas decenas de litros, es decir menos de 100 l;

• el recinto es una columna de diámetro medio d y de altura H > 3 d, introduciéndose los lodos por la parte inferior de la columna en el lecho gaseoso creado por el aire inyectado a nivel de dicho aporte de lodos (por ejemplo por encima o por debajo);

• el recinto es tubular con una sección media de paso comprendida entre 20 cm y 80 cm;

• los medios de filtración y/o decantación comprenden un concentrador de lodos por flotación/compactación de la emulsión floculada en una capacidad que actúa como concentrador, y medios para la evacuación continua por gravedad del lodo concentrado, por ejemplo por rebose;

• la capacidad es cilíndrica;

• la capacidad está formada por una bandeja horizontal paralelepipédica;

• el dispositivo comprende medios de tratamiento complementario del flóculo aguas abajo de los medios de desgasificación por filtración y/o prensado;

• los medios de tratamiento complementario comprenden un tambor rotatorio de cribador;

• comprenden además una placa suplementaria para presionar el flóculo sobre el tambor.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción de modos de realización que se da a continuación a título de ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a los dibujos adjuntos en los que: La Figura 1 es un esquema que ilustra una primera realización del procedimiento según la invención.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente en sección el desgasificador/madurador del dispositivo según la realización de la invención más particularmente descrita aquí.

Las Figuras 2 y 2A son vistas de frente y en sección según NA-NA de una realización del desgasificador/madurador del dispositivo del tipo descrito con referencia a la Figura 2.

Las vistas 3 y 3A son vistas desde arriba y en sección según IIIA - IIIA de otra realización del desgasificador/madurador con pared de ralentización.

La Figura 3B es una vista esquemática de una variante de realización del desgasificador/madurador con una pared de ralentización.

La Figura 4 muestra esquemáticamente otra realización del dispositivo según la invención con concentrador. La Figura 5 muestra esquemáticamente otra realización del dispositivo según la invención con concentrador de tambor giratorio.

Las Figuras 6, 7 y 8 son vistas en perspectiva, desde arriba y en sección según VIM-VIM del concentrador de tambor de la Figura 5.

La Figura 1 muestra esquemáticamente el funcionamiento del procedimiento de tratamiento de lodos según una primera realización de la invención.

El lodo 1 se introduce de forma continua a un caudal Q (m3/h) por ejemplo comprendido entre 10 y 50 m3/h, pero se pueden prever caudales más importantes, como por ejemplo 100 m3/h, en el dispositivo 2.

Más concretamente, el lodo se bombea por ejemplo a un depósito (no representado) y alimenta una primera parte 3 del circuito, por ejemplo formada por una tubería 4, por ejemplo de diámetro interior nominal comprendido entre 5 y 15 cm, rectilíneo o sustancialmente rectilíneo, por ejemplo horizontal de algunos metros de longitud, a una presión por ejemplo de 1 a 3 bar relativos.

Medios 5 para inyectar aire 6 (por ejemplo un compresor) a una presión determinada, por ejemplo comprendida entre 0,2 bar y 2 bar por encima de la presión de aportación de lodos, y a un caudal q' (Nm3/h), por ejemplo 50 Nm3/h (ventajosamente q'>2Q), están previstos en una primera zona 7 de la tubería.

Por Nm3/h (Normómetro cúbico por hora) se entiende un caudal en condiciones normales, es decir y por ejemplo 15°C a presión atmosférica.

La inyección se lleva a cabo ventajosamente en el sentido del flujo de lodo, lo que permite aumentar la velocidad de la emulsión 8 trifásica de aire, de materias sólidas y de agua obtenida aguas abajo.

En la realización que se representa en la Figura 1, la primera zona 7 es, por ejemplo, una parte de la tubería del mismo diámetro que el resto de la tubería 4.

Pero ventajosamente la primera zona 7 puede ser de menor sección que el resto de la tubería, por ejemplo formada por la parte central de un venturi (de 1 a 10 cm de longitud por ejemplo) o más generalmente por una porción de menor diámetro que forma una restricción de la tubería, por ejemplo de diámetro dos a diez veces menor que el del resto de dicha tubería.

El tamaño particularmente pequeño del volumen de la zona de inyección (por ejemplo, inferior a 1 litro) autorizará un excelente mezclamiento aire/lodo.

En efecto, existe en este lugar una zona de alta velocidad, que conlleva choques cinéticos, lo que permite que el lodo estalle en el gas.

La emulsión 8 trifásica de aire, de materia sólida (esencialmente orgánica) y de agua así obtenida pasa después a una segunda zona 9 del circuito, por ejemplo formada por una tubería que se extiende en una determinada longitud l (por ejemplo de unos pocos centímetros a 1 o 2 metros) antes de una restricción 10, del mismo tipo que la primera zona que se acaba de describir.

La segunda zona también puede estar formada, como se verá a continuación con referencia a la Figura 4, al menos en parte por un recinto. La emulsión 8 en dicha segunda zona, aguas abajo de la primera zona y antes de la restricción 10 (que puede estar formada por una válvula de apertura variable) se forma así a partir de una multitud de gotitas de lodos en una corriente de aire.

En el modo aquí descrito, se crea por lo tanto una pérdida de carga determinada en la emulsión por estrechamiento en y/o a la salida de la segunda zona gracias a la restricción 10, que favorece aún más la mezcla lodo/aire de la emulsión.

Se introduce entonces en 11 (por ejemplo a través de una bomba de manera en sí conocida) en una tercera zona formada posteriormente 12 de la tubería un floculante 13, por ejemplo un floculante orgánico, por ejemplo un polímero de tipo catiónico, para crear un flóculo 14 que comprende escamas 15 de partículas de lodo agregado en una corriente de aire 16 y/o mezcladas con un gran número de burbujas de aire.

La emulsión floculada es, en esta fase, muy enérgica ya que se forma en un espacio restringido formado posteriormente por la tubería anterior o una nueva tubería 15 que transporta el flóculo, debido a la gran cantidad de aire y esto a un caudal que sigue siendo importante a pesar de las pérdidas de carga aguas arriba.

El caudal observado es en efecto sustancialmente igual a Q+q con un riesgo de demolición del flóculo que aumenta con la longitud de esta segunda tubería que, por lo tanto, está ventajosamente provisto de una longitud reducida, por ejemplo inferior a 1 m y sin accidentes (codos).

Según la realización de la invención más particularmente descrita aquí, el flóculo o emulsión floculada se introduce entonces en un bote o recipiente 17 desgasificador, desde el fondo 18, a través de una parte acodada de la tubería 19 dispuesta para sacar el flóculo en una fuente en el recipiente, o en chorros verticales 20 que caen como lluvia (flechas 21) sobre los copos 22 ya evacuados por esta vía, lo que crea un choque suave de la emulsión floculada o flóculo sobre sí mismo.

De este modo, buena parte del aire que tenía tanto un papel de formación dinámica del flujo de lodo como de aireación de este último, se encuentra evacuado bruscamente por desgasificación natural y forzada en la parte superior 23 del recipiente 17 abierto en 24 a la atmósfera.

El choque suave permite una especie de mezcla natural y suave del flóculo, lo que autoriza una desgasificación suficiente sin dañar los copos, que siguen siendo ligeros y propicios para una buena deshidratación por el flujo de agua liberada.

Las dimensiones respectivas de la altura H de lodo en el recipiente, del ancho y/o dimensión del recipiente/desgasificador 17, y de la salida de evacuación 25 en la parte inferior del recipiente (por gravedad) hacia un dispositivo de separación por flotación (no mostrado), se calculan para permitir una buena maduración de los lodos así floculados.

Por buena maduración se debe de entender la fijación estable y fuerte de las moléculas de polímero sobre los flóculos bacterianos, de manera a establecer una macroestructura orgánica compacta que puede separarse del agua liberada. La Figura 2 muestra esquemáticamente en sección un desgasificador 26 según una realización de la invención. El desgasificador comprende un recipiente 27, por ejemplo cilíndrico, de altura sustancialmente igual a 1 m.

El diámetro del recipiente está comprendido, por ejemplo, entre 200 y 300 milímetros.

El lodo es alimentado en 28 por una tubería, por ejemplo con un diámetro de 80 mm, que penetra en la parte inferior 29 del recipiente y después tiene un codo 30 a 90° y una parte vertical cilíndrica 31, por ejemplo con un diámetro de 100.

La parte vertical cilíndrica 31 se termina por un cuello 32 para la salida del lodo en una fuente.

El recipiente define un volumen interior V en el que desemboca la tubería cilíndrica 31.

El volumen tiene un fondo 32 provisto de una tubería 33 de salida de idéntico diámetro a la tubería de entrada de la emulsión floculada.

Ventajosamente, se prevé una perforación 34 para la desgasificación complementaria del flóculo después del paso en el recipiente en la parte superior de la tubería de evacuación, estando dicha parte superior 35' a una altura inferior al nivel de lodo en el recipiente.

La altura de la parte superior 35' se dispone para ser igual o ligeramente inferior a la del cuello, con respecto al fondo del volumen V, para permitir un tiempo de estancia/maduración del flóculo en el desgasificador determinado, por ejemplo 20 s.

El volumen V termina en la parte superior con una abertura 35 de salida a la atmósfera, ventajosamente protegida por un alerón 36 para bloquear las salpicaduras de lodo. En el modo de realización tal como se ha descrito y con las dimensiones de entrada/salida de las distintas tuberías de alimentación de DN 80 mm, la altura H del flóculo que permite su maduración, es decir entre el fondo del recipiente y la periferia del cuello de la parte vertical cilíndrica 31, está por ejemplo comprendido entre 400 y 600 mm, por ejemplo 500 mm.

A continuación en la descripción, se utilizarán números de referencia idénticos para designar elementos idénticos o similares.

En las Figuras 2 y 2A se ha representado otra realización de desgasificador según la invención que permite la desgasificación del flóculo mediante choques suaves del flóculo sobre sí mismo.

Puede encajar en un paralelepípedo de 1,50 m x 1 m x 600 mm, para el tratamiento de lodos alimentados en continuo a un caudal de 20 m3, mediante tuberías y/o chapas de material plástico o de acero comercial, es de gran interés.

En efecto, con respecto a una simple desgasificación por puesta a la atmósfera, o también en comparación con un desgasificador que utiliza un mezclamiento mecánico para separar el aire de las escamas, se obtiene una mejora en el tiempo de floculación sin destrucción de las escamas de hasta un 20 % o incluso un 50 % mientras se produce un flóculo más estable de lo habitual.

Así y por ejemplo, con un dispositivo del tipo descrito con referencia a la Figura 2, de 64 l de volumen útil máx. (base cuadrada de 400 mm x 400 mm), un codo de entrada de DN 120 mm y un funcionamiento entre 5 a 12 m3/h (con un caudal de aire de 30 Nm3/h), se obtiene un mejor flóculo, muy consistente y flotante, mucho más rápido que con la técnica anterior. Esto se desprende en particular de la tabla I siguiente, que especifica también las condiciones para la altura de caída de la fuente H (condicionando el choque suave).

TABLA I

Las Figuras 3 y 3A muestran en vista por arriba y en corte según IIIA - IIIA, un ejemplo de desgasificador madurador 37 según otra realización de la invención, que comprende un recinto E, por ejemplo de forma paralelepipédica con las esquinas recortadas C, dispuesto horizontalmente con respecto a la entrada del flujo de floculante F, por ejemplo de dimensión L x W x H: 300 x 400 x 300 para un caudal de tratamiento de 10-13 M3/h, un MS de 8 a 10 g/l y un Vef de 30 litros.

El Vef: (Volumen eficaz) es un volumen de lodo/agua a la entrada del demodulador que permite absorber la energía necesaria para la propagación y maduración de la emulsión.

Este volumen varía según las diferentes dimensiones.

Es aproximadamente y por ejemplo de 30-40 litros.

El recinto E comprende una entrada de flujo que desemboca en una cámara 38 de paso, por ejemplo cilíndrica, que tiene una porción cilíndrica 38' abierta en la parte inferior, sobre toda la longitud de la cámara (por ejemplo 200 mm en el ejemplo numérico anterior y prevista en su extremo en el sentido horizontal de una pared 39, adecuada para ralentizar el flóculo o cuando la pared es flexible para apartarse hacia el interior 39' bajo la presión suave del flóculo F.

El recinto comprende, en la parte superior, un tubo T, para la evacuación del aire del desgasificador, y un orificio de salida S en el otro extremo. El recinto E puede tener o no, por ejemplo, a 2/3 de su longitud, una pared intermedia P, de repartición que permite la evacuación del flóculo en la parte inferior, por una ranura ensanchada Z.

Tal pared permite o bien directamente ralentización del flóculo, o bien refuerza aún más la homogeneidad de la emulsión.

En la Figura 3B se ha representado una variante del desgasificador 37' según otro modo de realización de la invención, longitudinalmente.

Si en el caso del uso de un desgasificador en combinación con un flotador tal como se describe a continuación, la pared interna destinada a amortiguar el choque de la mezcla puede ventajosamente ser de caucho u otro material blando, en el caso del uso con un filtro de banda, como tratamiento complementario, se utilizará por ejemplo una pared más rígida, por ejemplo de forma más o menos convexa, lo que puede romper ligeramente el flóculo producido pero no completamente, reduciendo simplemente el tamaño del flóculo y haciéndolo así más comprimible.

Más precisamente, la variante de la figura 3B muestra una llegada A de la emulsión y del gas en exceso en una zona B del recinto 37' llena de lodo X en la parte inferior y de gas en la parte superior.

La zona B está cerrada por una pared T que amortigua la energía del flujo, una pared flexible o dura (ventajosamente convexa).

El gas en exceso se extrae de la parte gaseosa a través de un respiradero/ventilador D.

La extracción del flujo líquido bajo vertido por la pared T se lleva a cabo por la zona G que propone un flujo tranquilo, laminar, por ejemplo a menos de 1 m/s permitiendo que el flóculo poroso quede en suspensión.

Para 20 a 23m3/h de lodo cargado entre 10 y 30 g/l y hasta 100 Nm3/h de aire añadido para formar la emulsión, el recinto es por ejemplo de dimensiones L x W x H = 500 x 200 x 250 con una penetración en el recinto del tubo de salida de 130 mm y una altura de pared absorbente de 160 cm.

La Figura 4 muestra otra realización del dispositivo 40 según la invención.

Los lodos orgánicos líquidos 41 se introducen a través de una bomba de alimentación 42 y una tubería 43 hacia una restricción 44, por ejemplo formada por un venturi en un recinto tubular 45, por ejemplo de 1 m de altura y 50 cm de diámetro.

Un compresor 46 alimenta en aire comprimido 47 el interior del venturi 44, oblicuamente por ejemplo con un ángulo de 30° en el sentido del fluido, para formar una emulsión 48 o mezcla trifásica lodo-aire-agua.

El recinto tubular se mantiene por ejemplo a una presión del orden de 1,2 a 2 bar relativos.

Esto se puede hacer por medio de una válvula regulada 49 en función de la presión interna del recinto. Esta válvula 49 constituye una restricción aguas abajo de la cual se alimenta un floculante 50 a través de un dosificador 51 conocido en sí.

Aguas abajo de la alimentación de floculación, la emulsión 51 así floculada alimenta el desgasificador 52 según el modo de realización de la invención más particularmente descrito aquí.

El desgasificador de la emulsión floculada o flóculo está abierto a la presión atmosférica en 53 y comprende un tubo vertical 54 de alimentación en fuente de flóculos que permite un choque suave del flóculo sobre sí mismo, lo que permite una desgasificación dada y no destructiva de la emulsión floculada.

El lodo permanece durante un tiempo determinado dentro del desgasificador, por ejemplo del orden de 1 a 5 minutos, después es evacuado por gravedad a través de una tubería 55 a un dispositivo concentrador 56.

La emulsión desgasificada 57 llega así a la parte intermedia inferior 58 del aparato e inmediatamente se separa en materia sólida 59, que sube a la superficie y en agua transparente 60, que es continuamente evacuada por gravedad en 61.

La materia sólida 59 se evacua en la parte superior del concentrador/flotador 56, por ejemplo a través de un reguero 62 que permite la evacuación del lodo deshidratado (materia sólida) por gravedad sobre una cinta perforada 63 que permite una filtración adicional del agua residual (flechas 64) recuperada para ser mezclada con el agua liberada obtenida en 61.

Ventajosamente, se ejerce sobre el lodo una presión P, de manera en sí conocida, que permite aumentar aún más la deshidratación y el espesamiento de los lodos obtenidos a la salida del dispositivo.

El lodo espesado y deshidratado 65 se recupera entonces aguas abajo de la cinta. Permite constituir una pila de lodo espesado particularmente favorable a la constitución en forma de gránulos desecados y comercializables como tales. Con la invención se produce, en el dispositivo concentrador 56, un fenómeno de flotación inmediato, con una velocidad ascendente en el dispositivo de las escamas, superior a las velocidades observadas anteriormente, 20 m/h, 50 m/h o incluso 100 m/h.

En la Figura 5 se ha representado otra realización esquemática de un dispositivo 66 según la invención.

Este comprende un sistema de producción de emulsión trifásico 67 que comprende una alimentación de aire 68 inyectado en una alimentación de lodo 69 mismo introducido en un pequeño recinto 70 terminado en la parte superior por una restricción 71 de suministro en 72, después de la inyección de un floculante Y, el desgasificador 26 de la figura 2.

Este desgasificador, como ya se ha visto, también actúa como madurador de los lodos floculados obtenidos en el dispositivo.

Este lodo floculado que permanece en el interior del desgasificador durante un tiempo determinado, por ejemplo 20 s, se alimenta después a través de un codo 73 formando una protección hidráulica, hacia un dispositivo concentrador 74. Este comprende una caja sustancialmente paralelepipédica 75 para recibir los lodos floculados desgasificados en la parte media o baja intermedia 76 de la misma (por ejemplo mediante una perforación situada a media altura).

La parte sólida 77 se separa inmediatamente o casi instantáneamente (menos de un segundo) (flechas 78) del agua transparente 79, que es extraída por la parte inferior 80 de la caja, por ejemplo en forma de embudo.

La parte sólida 77, por su parte, es arrastrada en su parte superior por un tambor cilíndrico 81 accionado por un motor, por ejemplo eléctrico, a una velocidad de rotación de unas pocas revoluciones por minuto.

Una placa 82 de forma complementaria a la superficie periférica cilíndrica del tambor está prevista y ejerce sobre los lodos floculados arrastrados en rotación una presión P, por ejemplo de 25 kg que aumenta aún más el grado de sequedad de los sólidos obtenidos en 83.

Gracias a la invención es posible así obtener resultados mucho mejores que con un desgasificador ciclónico convencional como se muestra en la Tabla I anterior.

Ahora se describirá una realización más detallada del concentrador 74 con referencia a las Figuras 6 a 8.

Está compuesto de una caja 75 sustancialmente paralelepipédica, por ejemplo, que encaja en un paralelepípedo de 1 m x 1,5 m x 1,5 m para tratar, por ejemplo, un caudal de 20 m3/h de lodo.

La caja incluye una perforación 84 de alimentación en lodo floculado desgasificado 85 situada a media altura, que alimentará el concentrador 74 en lodo, por debajo de la superficie 86, situada a una altura sustancialmente constante en la caja, para la separación entre materia sólida 77 y líquida 79, y que se forma casi instantáneamente debido a la alta velocidad ascendente del lodo en la caja 75 del dispositivo 74 de flotación/separación.

Las materias orgánicas 77 situadas en la parte superior de la caja son arrastradas por la superficie exterior 87 del tambor giratorio 81, cuya superficie está formada por una rejilla porosa 88, arrastrada en rotación por un motor giratorio M alrededor de un eje horizontal.

Este efecto de arrastre de las materias que se esparcen sobre el tambor permite extraer un caudal de lodo constante al mismo tiempo que permite una extracción adicional del agua a través (flechas 89) del tambor perforado, uniéndose entonces el exceso de agua extraída a la parte inferior 80 de la caja, por ejemplo en forma de tanque de recuperación con paredes 90 inclinadas hacia abajo.

El agua liberada 79 es a su vez extraída por una perforación 91 situada en el mismo lado que la perforación 84 de introducción de los lodos floculados desgasificados.

Ventajosamente, también se prevé una placa de presión 82 provista de medios 92 de presión, por ejemplo constituidos de manera conocida por gatos hidráulicos o eléctricos 93.

Así, cuando el lodo inicial tiene, por ejemplo, una concentración de materia seca de entre 5 y 10 gramos por litro, el lodo flotado 77 tiene una concentración de entre 30 y 50 g/l (de materia seca).

Se observa que presionando con la placa 92 sobre el medio filtrante con un umbral de corte entre 500 y 1000 micrómetros, la concentración subirá a 80, 90 o incluso 100 g/l, y esto de manera sorprendente, habiendo resultado el tratamiento aguas arriba con el desgasificador visiblemente en una constitución de lodo que autoriza tal resultado. La presión P ejercida sobre el lodo debe ser suficiente para ayudar aún más a la extracción sin aplastar la estructura porosa del lodo particular obtenido.

Para ello, se dosifica y ajusta en función de los caudales tratados (y por lo tanto de la altura de la capa de lodos que se esparce sobre la cara superior del tambor), de manera que esté al alcance del experto en la materia.

A continuación se describirá, con referencia a la Figura 4, la implementación del procedimiento según la realización de la invención más particularmente descrita aquí.

El lodo 41 se alimenta en caudal continuo por bombeo a un caudal Q, por ejemplo 20 m3/h, en una tubería por ejemplo con un diámetro de DN50 y una longitud de 1 igual a unos pocos metros. Se inyecta simultáneamente de forma continua un importante caudal de aire, por ejemplo 60 Nm3/h en el venturi 44, lo que crea la emulsión trifásica, que después penetra en el recinto 45 en sobrepresión. La emulsión pasa después a través de la restricción 49, por ejemplo, una válvula/ventalla que conlleva un nuevo choque de presión/depresión.

Se introduce entonces un floculante, a la tasa de tratamiento necesaria, para crear el flóculo altamente aireado. Este desemboca en forma de lluvia en el recipiente del desgasificador 52.

El choque suave del flóculo sobre sí mismo permite una buena desgasificación sin dañar el flóculo que queda, dadas las dimensiones del tubo acodado, el volumen V y los caudales, únicamente de unos pocos segundos (hasta unos pocos minutos) en el recipiente antes de ser evacuado, lo que genera una excelente maduración.

El flóculo maduro se transfiere después por gravedad al flotador separador 56 en el que el flóculo sube casi instantáneamente a la superficie del agua liberada (unos pocos segundos) que deja una línea de flotación más o menos definida. El agua liberada, muy clara, se evacua hacia abajo.

El flóculo (sólido) se evacua por la parte superior por rebosamiento y arrastre por gravedad, o por tambor como se ha descrito con referencia a la Figura 5, para ser prensado de manera complementaria, después evacuado (pila de flóculos 65).

Como es evidente y como también resulta de lo anterior, la presente invención no se limita a las realizaciones descritas más particularmente. Por el contrario, abarca todas las variantes y en particular aquellas en las que la totalidad del dispositivo es móvil, por ejemplo estando montado en un remolque de camión, dada su gran compacidad. Esto permite que sea transportado de un sitio a otro en función de que sea necesario.

Claims (29)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el tratamiento/deshidratación en continuo o semicontinuo de lodos orgánicos (1, 41, 69), en el que se produce una emulsión trifásica de aire, materia sólida y agua, mediante la inyección de aire (6, 47, 68) en el lodo, se introduce un floculante (13, 50, F) en dicha emulsión para crear un flóculo (14, 51), después se desgasifica dicho flóculo a presión atmosférica, y se recupera el flóculo así madurado en un dispositivo (56, 74) de filtración y/o de decantación, caracterizado por que, antes de recuperar el flóculo, se lleva a cabo una desgasificación y floculación para obtener dicho flóculo así madurado utilizando como energía cinética de maduración la energía cinética de dicho desgasificado, obteniéndose dicha desgasificación por la salida del flóculo en forma vertical o sustancialmente vertical en forma de fuente (20) (o chorro) en un recipiente abierto (24, 53) a la presión atmosférica o por introducción del flóculo en una cámara intermedia que comprende una pared que forma el obturador (39, C) de ralentización del flóculo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el cuello superior de eyección de los lodos en forma de fuente en el interior del recipiente está diseñado para proporcionar un volumen de lodos en la parte baja de dicho recipiente situado debajo de dicho cuello, de manera a autorizar un tiempo determinado optimizado y suficiente para la maduración del flóculo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la pared (39) es flexible.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se introduce el floculante (13, 50, F) en la emulsión trifásica después de crear una pérdida de carga (10, 49, 71) en la emulsión por estrechamiento.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, siendo el lodo alimentado en continuo a un caudal Q (m3/h), la emulsión se crea por choque del lodo con el aire inyectado en el lodo a un caudal q (Nm3/h), tal que q > 3Q en una primera zona (7, 44) de flujo del lodo.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la primera zona (44) es un pequeño volumen en particular confinado entre dos paredes laterales inferior a 0,005 m3.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se hace pasar la emulsión entonces en un recinto (45, 70) de pequeño volumen, inferior a 100 l, antes de dicha creación de pérdida de carga por estrechamiento.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el recinto (45) es tubular, con una sección media de paso comprendida entre 20 cm y 80 cm.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado por que el recinto (45) es una columna de diámetro medio d y altura H > 3 d, introduciéndose los lodos por la parte baja de la columna en el lecho gaseoso creado por el aire inyectado a nivel de dicha alimentación en lodos.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el floculante (13, 50, F) es un polímero que se inyecta a la salida inmediata del recipiente, antes de la puesta a la atmósfera.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se lleva a cabo una concentración del flóculo después de la desgasificación en el dispositivo de filtración y/o decantación por flotación/compactación de la emulsión floculada en una capacidad (56, 74) que actúa como concentrador, siendo evacuado el lodo concentrado de forma continua.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que el volumen es cilíndrico.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que el volumen está formado por un tanque paralelepípedo horizontal.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se lleva a cabo un tratamiento complementario del flóculo aguas abajo de la desgasificación por filtración y/o prensado del flóculo.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que el tratamiento complementario comprende el paso del flóculo sobre un tambor (81) rotatorio de tamizado.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que el tratamiento comprende además un prensado suplementario (P), con presiones comprendida entre 10 kg y 40 kg.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aire se inyecta en el sentido del flujo de lodo.

18. Dispositivo (2, 40, 66) para el tratamiento y/o la deshidratación de lodos líquidos orgánicos (1, 41, 69) que comprende medios (42) de alimentación en continuo de lodo a un primer caudal q (m3/h), medios (46) de alimentación de aire a un caudal Q'(Nm3/h) en el lodo, para formar una emulsión (8), medios de alimentación en floculante (13) en la emulsión para formar un flóculo (14, 51), y medios (56, 74) de filtración y/o decantación de dicho flóculo dispuestos para separar la parte líquida (60, 79) de las materias (59, 77) en suspensión y recuperarla en continuo, caracterizado por que comprende medios (17, 26, 37, 37', 52) para desgasificar y flocular dicho flóculo a la presión atmosférica que comprende un recipiente (17, 27, E, 37, 37') abierto a la presión atmosférica, y una alimentación (19, 54) del flóculo mediante salida del flóculo vertical o sustancialmente verticalmente en forma de fuente en dicho recipiente que está abierto a la presión atmosférica, o por que los medios (37, 37') de desgasificación comprenden un recinto (E) de paso del flóculo, provisto de una cámara (38, 38') de introducción o de salida intermedia que comprende una pared (39, T) de ralentización del flujo.

19. Dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado por que la pared (39, T) de ralentización es flexible.

20. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 18 y 19, caracterizado por que comprende medios (10, 49, 71) para crear una pérdida de carga en la emulsión por estrechamiento antes de la inyección del floculante.

21. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado por que, estando el lodo alimentado en continuo a un caudal Q (m3/h), el dispositivo comprende una primera zona (7, 44) de flujo del lodo, en la que se crea la emulsión por choque del lodo con el aire inyectado en el lodo a un caudal q (Nm3/h).

22. Dispositivo según la reivindicación 21, caracterizado por que la primera zona (44) es un pequeño volumen que está confinado en particular entre dos paredes laterales como en un venturi o una restricción de tuberías, y es inferior a 0,005 m3.

23. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado por que los medios de filtración y/o decantación comprenden un recinto (45, 70) en línea comprendido entre dicha primera zona, en la que se crea la emulsión, y el estrechamiento.

24. Dispositivo según las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado por que el recinto (45, 70) es una columna de diámetro medio d y altura H > 5 d, introduciéndose el lodo por la parte baja de la columna en el lecho gaseoso creado por el aire inyectado a nivel de dicha alimentación de lodo (por ejemplo por encima o por debajo).

25. Dispositivo según la reivindicación 24, caracterizado por que el recinto (45, 70) es tubular, con una sección media de paso comprendida entre 20 cm y 80 cm.

26. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, caracterizado por que comprende un concentrador (56, 74) de lodos por flotación/compactación de la emulsión floculada en una capacidad que actúa como concentrador, y medios de evacuación en continuo por gravedad del lodo concentrado mediante rebosadero.

27. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 26, caracterizado por que comprende medios (74) de tratamiento complementario del flóculo aguas abajo de los medios de desgasificación por filtración y/o prensado.

28. Dispositivo según la reivindicación 27, caracterizado por que los medios (74) de tratamiento complementario comprenden un tambor (81) de cribado giratorio.

29. Dispositivo según la reivindicación 28, caracterizado por que los medios de tratamiento complementarios comprenden además una placa (82) suplementaria para presionar el flóculo sobre el tambor (81).