ES2968085T3 - Método para la conversión de estiércol de aves de corral - Google Patents

Abstract

Campo de uso: agricultura, producción de fertilizantes orgánicos de estiércol de aves. Objetivo: una invención está dirigida a proporcionar una producción sin desperdicios, ambientalmente segura y rentable de un producto objetivo de mejor calidad con un consumo mínimo de energía. Resumen de la invención: el método inventivo comprende realizar la fermentación de un producto inicial, eliminar un biogás, agregar un agente floculante, deshidratar un sustrato procesado, secar y granular un fertilizante así producido. Antes de la fermentación, el estiércol de ave se mezcla con agua y dicha mezcla se calienta hasta 25 - 35°C y se agita. Se añade un supresor de espuma al sustrato fermentado junto con una solución que comprende sulfato de hierro y ácido sulfúrico. Un agua de deshidratación se somete a flotación con aire disuelto. Un lodo de flotación se devuelve para retratamiento químico. El agua efluente resultante de la flotación se purifica y se mezcla con estiércol de aves. Se congela un concentrado de postratamiento resultante de la purificación por ósmosis inversa, luego se separa el hielo de un fertilizante de alto análisis, se funde para producir agua de deshielo que se purifica y se mezcla con estiércol de aves. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para la conversión de estiércol de aves de corral

La invención se refiere al campo de la agricultura, más particularmente al campo de los residuos de granjas avícolas con el fin de producir fertilizantes orgánicos y biogás, y puede ser útil tanto en centrales bioenergéticas de granjas avícolas como en centrales bioenergéticas para la conversión de residuos de la industria agrícola y alimentaria. En la actualidad, hay un grave problema de retirada, procesamiento, utilización sostenible de residuos de granjas avícolas y residuos de ganadería. Factores medioambientales tales como contaminación del aire, mal olor, diseminación de enfermedades también parecen suponer un problema.

El equilibrio energético de una unidad de biogás implica materia prima inicial, por un lado, y residuos de producción (biogás y sustrato residual) por otro lado. En línea con la práctica existente, el sustrato residual se usa como fertilizante en la agricultura. Para una manera continua de tecnología de biogás, es necesario o bien procesar una cantidad completa de sustrato residual o bien conservarlo dentro de un depósito de almacenamiento personalizado que puede ser una instalación bastante grande (con un volumen de decenas de miles de metros cúbicos). Actualmente, en línea con la práctica global, la mayoría de los depósitos de almacenamiento usados para retener sustratos residuales de granjas tienen una capacidad diseñada para cumplir con limitaciones estacionales sobre el suministro de sustratos residuales (que van a usarse como fertilizante) a los campos (terrenos de granja). Se requiere tener un depósito de recogida para este periodo particular. En el caso de un sistema de biogás industrial diseñado para procesar 100 toneladas al día, una capacidad del depósito puede ascender hasta 14.500 toneladas. Los depósitos de recogida se vacían completamente debido al flujo de transporte intenso por vehículos dos veces al año (en primavera y en otoño).

La técnica anterior conoce un método para la producción de estiércol de aves de corral granulado, que comprende las etapas de trituración de manera fina del estiércol de aves de corral, fermentación, granulación y secado del mismo. Tras la fermentación, se pone la pasta de estiércol fermentada en contacto con oxígeno del aire para suprimir la digestión de metano y se expone a espesamiento para aislar un filtrado. La granulación de estiércol puede realizarse simultáneamente con el secado por medio de pulverización en lecho fluido y captación de polvo en gases expulsados tras la granulación. El secado se realiza mediante gases de combustión resultantes de la combustión de biogás extraído a partir de productos de fermentación. Se calienta un filtrado resultante del espesamiento de pasta de estiércol fermentada y se usa para el calentamiento y la dilución de estiércol inicial antes de la fermentación (documento RU 2032644, C05F3/00).

La desventaja del método conocido a partir de la técnica anterior es la baja eficacia de usar el biogás producido, el producto de fermentación que se somete a combustión para su uso adicional en el secado. Además, un filtrado devuelto al procedimiento y usado para la dilución de estiércol inicial antes de la fermentación comprende sustancias que contienen nitrógeno que tienden a acumularse en los fermentadores con el transcurso del tiempo, inhibiendo por tanto todo el procedimiento de fermentación. Además, tal tecnología de la técnica anterior presenta una pérdida de productos químicos útiles para biofertilizantes, ya que tales productos químicos se retiran por un filtrado devuelto al procedimiento.

La técnica anterior también conoce un método para la producción de un fertilizante orgánico, que comprende las etapas de tratar excrementos de animales con ácidos minerales y, posteriormente, someterlos a neutralización, en el que dichos excrementos de animales se mezclan con agua, se tratan con ácidos minerales para lograr un pH en un intervalo de 0,1-2,0, se mantienen durante 2-12 horas a temperatura y presión normales. Después, se somete este producto a descomposición durante 24-60 horas. Se separa la fase líquida así producida a partir de sólidos insolubles y se ajusta el pH a 5,0-6,2 mediante adición de la sustancia principal y se separa un sedimento formado tras completarse la neutralización. Como tipo de excrementos, se usa estiércol de aves de corral, preferiblemente estiércol de pollo. Se mezclan los excrementos de origen animal con agua durante 5 - 6 horas. Se separan sólidos extraños gruesos a partir de una mezcla de excrementos y agua por medio de ácidos minerales. Gases formados como resultado de mezclar excrementos y agua se evacúan mediante adición de aire a la mezcla. Como sustancia principal, se usan óxido de calcio, hidróxido de calcio y carbonato de calcio. Tras la adición de la sustancia principal, se separa un sedimento mediante centrifugación (documento n.° RU 871733, C05F3/00).

Las desventajas del método conocido son pérdidas de biogás generado y también uso insuficiente de sustancias volátiles además de la necesidad de suprimir malos olores ya que se expulsan a la atmósfera sulfuro de hidrógeno y nitruro de hidrógeno formados durante la conversión de estiércol de aves de corral residual. Además, esta tecnología particular requiere el uso de ácido sulfúrico concentrado, lo cual puede resultar peligroso tanto para el personal como para el medio ambiente.

La técnica anterior también conoce un método para la conversión de residuos orgánicos, que se realiza usando una unidad de conversión de residuos orgánicos (documento n.° RU 2040138, A01C 3/02). En esta unidad de conversión conocida a partir de la técnica anterior, se diluye el estiércol con agua y una fracción líquida de estiércol fermentado. Después se somete el estiércol diluido hasta la consistencia requerida a una reacción que comprende la hidrólisis de polímeros vegetales y generación de ácido para formar posteriormente ácido acético e hidrógeno. Además, se suministra la pasta a un reactor de fermentación de fase II, en el que ácido acético e hidrógeno producen gas de dióxido de carbono y metano como componentes de biogás. Durante todo el ciclo de fermentación, se retira biogás a partir de reactores de ambas fases de fermentación y se almacena en un dispositivo de recepción de almacenamiento de gas antes de suministrarse a una cámara de combustión para su combustión. Los gases de combustión calientes llegan desde la cámara de combustión hasta una unidad de secado, en la que se usan para secar una fracción de sólidos de estiércol fermentado, después se pasan a un depurador húmedo, en el que se purifican gases de combustión residuales para separar partículas de fase sólida y se usa calor residual de dichos gases de combustión residuales.

Simultáneamente con la carga, una porción de estiércol fermentado en una cantidad igual a la cantidad diaria de estiércol diluido que va a cargarse se separa para formar una fracción sólida y una fracción líquida. La fracción líquida de estiércol se hace pasar a una unidad de secado para retirar un exceso de humedad. La fracción sólida seca del estiércol se transfiere a una instalación de almacenamiento. Una porción de la fracción líquida producida durante la separación del estiércol fermentado se alimenta en una cantidad del 10-50 % de peso de agua al depurador húmedo en el que, cuando entra en contacto con gases de combustión, la fracción líquida atrapa partículas de fase sólida secada, se calienta debido al uso de calor de gases de combustión residuales y se mezcla con estiércol nuevo que está cargándose. Otra porción de la fase líquida se alimenta a un intercambiador de calor de modo que su calor puede transferirse a estiércol inicial que está cargándose y se recoge posteriormente en un depósito de recogida destinado a la recogida y al almacenamiento de la fracción líquida.

Las desventajas del método conocido son una baja eficacia de uso del biogás que se somete a combustión proporcionando calor que se usa únicamente para secar el estiércol fermentado, una necesidad de proporcionar instalaciones para almacenamiento de fase líquida, cuya capacidad está diseñada para cumplir limitaciones estacionales para el suministro de la fracción líquida (como fertilizante) a terrenos de granja, contribuyendo por tanto adicionalmente a los costes de todo el sistema de conversión, y dando también como resultado altos costes de operación dado que más del 80 % del producto suministrado a terrenos de granja es agua. Además, un filtrado devuelto al procedimiento y usado para la dilución de estiércol inicial antes de la fermentación comprende sustancias que contienen nitrógeno que tienden a acumularse en los fermentadores, dando por tanto como resultado la inhibición de la fermentación. Además, tal tecnología de la técnica anterior presenta una pérdida de productos químicos útiles para biofertilizantes ya que tales productos químicos se eliminan mediante un filtrado devuelto al procedimiento.

La técnica anterior también conoce un método para la producción de bioproductos y biogás a partir de estiércol de aves de corral líquido (documento n.° RU 2576208, C05F3/00, C05F3/06), en el que se expone estiércol inicial de manera secuencial a tratamiento anaerobio mesófilo dentro de un intervalo de temperatura de 32-37 °C durante más de 24 horas, tratamiento anaerobio termófilo dentro de un intervalo de temperatura de 52-57 °C durante más de 6 días para producir biogás y efluente. Se separa el efluente para formar una fracción líquida con una humedad de más del 97 % y una fracción sólida con una humedad de más del 90 % para producir fertilizantes sólidos y líquidos y aditivos que comprenden proteínas y vitaminas. El biogás se usa para producir potencia. La fracción líquida se somete a biofiltración anaerobia en un modo de recirculación para producir cantidades adicionales de biogás y lograr una TBOD de no más de 2000 mg/l para la fracción líquida. Se somete la fracción sólida a tratamiento anaerobio en fase sólida en modo psicrófilo o mesófilo para lograr una razón de carbono con respecto a nitrógeno C:N<10 y producir cantidades adicionales de biogás.

Sin embargo, la tecnología conocida no resuelve el problema de una conversión completa de sustrato residual ya que la fase líquida procesada de tal manera es adecuada para su almacenamiento de larga duración en recipientes de recogida (para su futuro uso en ingeniería agrícola) o para su tratamiento posterior en depósitos de aireación de alta carga (antes de descargar a un estanque o durante la producción de agua de calidad técnica), y requiere la construcción de depósitos de almacenamiento que van a vaciarse para evacuar grandes cantidades de agua. Esto da como resultado costes de funcionamiento aumentados. Además, cuando se trata del tratamiento en depósitos de aireación de alta carga, hay pérdidas de elementos que constituyen un fertilizante prospectivo. La desventaja del método conocido a partir de la técnica anterior es una alta TBOD de <2000 mg/l para la fracción líquida.

La técnica anterior también conoce un complejo de biogás (documento n.° RU 85293, A01C3/02J, en el que un producto inicial (estiércol de ganado, estiércol porcino y estiércol de aves de corral) llega a un separador auxiliar en el que se produce la separación (completa o parcial) de la fracción sólida de dicho producto inicial. La porción separada de la fracción sólida se dirige a un fermentador en el que se produce el compostaje y se produce un producto objetivo. La porción restante del producto inicial (que tiene una humedad del 91,5 %) se tritura de manera fina para producir partículas con un tamaño de no más de 1 mm, después se procesa en un expulsor de gas-líquido para retirar oxígeno disuelto en agua hasta el nivel requerido basándose en la cantidad inicial y para esterilizar la pasta inicial. Se usa un depósito de recogida para recibir una mezcla de trabajo para la recogida de la pasta fina preparada y el calentamiento de la misma hasta la temperatura requerida (40-42 °C). Además, un producto completamente preparado, que se calienta hasta la temperatura requerida, se suministra a un depósito de digestor para garantizar la biodegradación del producto para obtener biogás y efluente (un biofertilizante). El biogás así obtenido se recoge en un dispositivo de recepción de gas y fluye al interior de un filtro, en el que se separan CH<4>y CO<2>en una proporción requerida para el funcionamiento eficaz de una central de cogeneración y también se separa un componente de azufre y se produce la deshidratación (desespumación). El metano enriquecido se suministra a la central de cogeneración para la producción conjunta de potencia térmica y eléctrica. Tras someterse a biodegradación en el depósito de digestor, la masa pastosa avanza a la separación para producir una fracción líquida y una fracción viscosa. La fracción viscosa se dirige a un secador en el que se usa el calor de la central de cogeneración para mantener la temperatura requerida.

La desventaja del método conocido a partir de la técnica anterior es tener que construir instalaciones para almacenamiento de fase líquida, cuya capacidad está diseñada para cumplir limitaciones estacionales para el suministro de la fracción líquida (como fertilizante) a terrenos de granja, contribuyendo por tanto adicionalmente a los costes de todo el sistema de conversión y dando también como resultado altos costes de operación.

La técnica anterior conoce un complejo de biogás versátil (documento n.° RU 110588, A01C3/02, C02F11/04), en el que se mezcla el estiércol de aves de corral con agua y una fracción líquida, después se ajusta tanto la humedad como la temperatura hasta valores requeridos, después de eso se dirige una masa líquida de residuo orgánico a un reactor de hidrólisis y, posteriormente, a un depósito de digestor. Tales equipos funcionan a temperatura deseada, equilibrio ácido-alcalino y garantizan que la masa líquida que está fermentándose en el interior puede someterse a agitación periódica. Además, la masa líquida de residuo orgánico (estiércol de pollo) se bombea al reactor de hidrólisis que funciona a una humedad superior y pH ajustable. Después, se somete un sustrato a suministro dosificado desde el reactor de hidrólisis hasta el depósito de digestor. Se suministra el sustrato desde el depósito de digestor hasta un separador, en el que los productos residuales tras la digestión de la fermentación se separan para dar una fracción sólida y una fracción líquida que llegan posteriormente a un taller de producción. La fracción sólida puede usarse como revitalizante de la tierra en terrenos de granja que son propiedad de un productor o, alternativamente, puede secarse, embolsarse y ofrecerse para su venta. El biogás pasa a través de un sistema de ventilación, experimenta purificación con retirada de humedad y, tras la estabilización de la presión en un dispositivo de recepción de gas, se suministra el biogás a los clientes.

Las desventajas del método conocido a partir de la técnica anterior son tener que construir instalaciones para almacenamiento de fase líquida, cuya capacidad está diseñada para cumplir limitaciones estacionales para el suministro de la fracción líquida (como fertilizante) a terrenos de granja, tener que usar vehículos de transporte especiales equipados con recipientes de gran capacidad adaptados para contener un volumen sustancial de la fase líquida, contribuyendo por tanto adicionalmente a los costes de todo el sistema, y además dar como resultado altos costes de operación dado que más del 80 % del producto suministrado a terrenos de granja es agua. Además, la fracción líquida incluye nitrógeno, cuya concentración tiende a aumentar cuando se trata de recirculación de nitrógeno en el depósito de digestor, dando por tanto como resultado una completa inhibición de todo el procedimiento, lo cual conduce a su vez a reiniciar el procedimiento que dura 2-4 meses (un reinicio del procedimiento incluye un vaciado completo del depósito de digestor, cargarlo con nueva materia prima, calentar, suministrar la nueva materia prima al depósito de digestor en cantidades gradualmente crecientes).

Lo técnicamente más próximo al método sugerido es el método conocido de producir un fertilizante orgánico (documento n.° RU 2504531, C05F3/00), que comprende la etapa de fermentación de un producto inicial, retirada de un biogás y separación para obtener un producto de separación. El producto inicial incluye estiércol de aves de corral y de ganado que se fermenta antes de su uso en un método de este tipo. Tras completarse la fermentación y retirada de biogás, se extrae un componente sólido del producto inicial a partir de dicho producto de fermentación mediante separación. Se mezcla un componente líquido del producto inicial con un agente floculante. Se deja sedimentar un producto de floculación para la separación de las fracciones sólida y líquida a una razón que oscila entre 1:3 y 1:5. Se retira la fracción líquida y se decanta un producto sedimentado hasta una humedad del 40-50 %. Se retira la fracción líquida y se mezcla una masa decantada con el componente sólido del producto de separación y se exprime mediante una exprimidora de tornillo. Alternativamente, se realiza en primer lugar la etapa de exprimir en la exprimidora de tornillo y va seguida por la etapa de mezclar con el componente sólido del producto de separación que se exprimió anteriormente usando la exprimidora de tornillo. La humedad de producto en la salida de la exprimidora es del 20-30 %. Después de eso, se somete el producto a secado térmico a una temperatura de 40 60 °C hasta una humedad de producto del 10-15 %. El método de la técnica anterior usa el agente floculante denominado “Sibfloc” tomado en una cantidad del 0,1-0,01 % del peso del componente líquido del producto de separación. Alternativamente, se usa un agente floculante que comprende una mezcla de almidón y sulfato de aluminio a una razón de 1:1 en una cantidad del 0,5-2 % del peso del componente líquido del producto de separación. Alternativamente, se usa un agente floculante, sistema de filtración, en una cantidad del 0,01-0,05 % del peso del componente líquido del producto de separación. Antes del secado térmico, se granula el producto.

La desventaja del método de la técnica anterior es que carece de seguridad medioambiental ya que el agua separada se descarga al sistema de alcantarillado, contaminando de ese modo el medio ambiente y conduciendo a la pérdida de sustancias minerales. Aún otra desventaja del método conocido es su baja eficacia ya que tal método se basa en un modo de funcionamiento periódico debido a tener que usar un depósito de sedimentación que puede ser de gran tamaño y puede requerir un tiempo de sedimentación prolongado ya que se separa una mayor porción de humedad mediante sedimentación. Además, una determinada porción de sólidos útiles tiende a formar un depósito en una parte inferior del depósito de sedimentación, es decir que hay una pérdida de sólidos útiles. Según el método conocido, el producto de fermentación se espesa en dos etapas y esto hace que todo el procedimiento sea más complejo. Además, una humedad de producto objetivo es del 10-15 %, afectando por tanto de manera adversa a la calidad del producto. Se conoce otro método para la conversión de estiércol de aves de corral a partir del documento DE 10101626 A1, por ejemplo.

El objetivo de la invención reivindicada es proporcionar una producción sin residuos, segura para el medio ambiente y rentable de un producto objetivo de mejor calidad y con un consumo mínimo de potencia.

El objetivo expuesto para la invención se logra en el método de la invención para la conversión de estiércol de aves de corral, que comprende las etapas de realizar una fermentación de un producto inicial, retirar un biogás, añadir un agente floculante, deshidratar un sustrato procesado, secar y granular un fertilizante así producido, antes de la fermentación se mezcla el estiércol de aves de corral con agua para lograr una cantidad de sólidos en dicha mezcla en el intervalo del 8 %-12 %, después se calienta dicha mezcla hasta 25 - 35 °C y se agita para lograr un pH de la mezcla en un intervalo de 5,2-6,3, después de la retirada de biogás se añade un supresor de espuma al sustrato fermentado junto con la adición de una disolución que comprende sulfato de hierro y ácido sulfúrico a una razón de 50:50 y en una cantidad de 8 litros por 1 m3 del sustrato, después se añade el agente floculante a la mezcla resultante en una cantidad de 1 litro por 1 m3 del sustrato procesado, y se mantiene un pH de la mezcla en un intervalo de 6,0 - 6,5, se deshidrata el sustrato procesado para lograr una cantidad de sólidos en el digestato resultante en un intervalo del 40 %-45 %, se somete agua de deshidratación a flotación por aire disuelto, se devuelve un lodo de flotación para retratamiento químico, y se filtra un agua efluente resultante de la flotación y se purifica en un sistema de osmosis inversa con retirada de iones de sales residuales, se mezcla un agua efluente purificada resultante con estiércol de aves de corral, y se congela un concentrado postratamiento resultante de la purificación por osmosis inversa, después se separa hielo a partir de un fertilizante de alto análisis, se derrite para producir un agua de deshielo que se purifica en el sistema de osmosis inversa con retirada de iones de sales residuales y se mezcla con estiércol de aves de corral.

Además, se logra el objetivo para la invención en el que se añade un agua nueva al agua purificada en el sistema de osmosis inversa durante el mezclado del estiércol de aves de corral con agua. Se tritura de manera fina el sustrato fermentado para formar partículas que tienen un tamaño <10 mm. Se usa polielectrolito aniónico o policarbamida como dicho agente floculante. Se purifica el biogás aislado y se suministra a una central de cogeneración para generar potencia eléctrica y potencia térmica. Se usa tecnología de DAF y tecnología de osmosis inversa para la purificación de la fracción líquida del sustrato. Se usa una máquina de hacer hielo para la preparación del fertilizante de alto análisis líquido.

El núcleo del método reivindicado es proporcionar una tecnología sin residuos de conversión de estiércol de aves de corral con un consumo mínimo de potencia con el fin de realizar una mejora sustancial del entorno ecológico por medio de una eliminación completa y segura de residuos altamente peligrosos de instalaciones de aves de corral y prevenir fugas de emisiones contaminantes y efluentes perjudiciales al medio ambiente.

Como resultado de la conversión de estiércol de aves de corral por medio del método reivindicado, resulta viable producir un biofertilizante sólido granulado que tiene una humedad del 4,58 %, un biofertilizante de alto análisis líquido, y potencia térmica y eléctrica que cumple las necesidades de un complejo bioenergético para la conversión de residuos de instalaciones de aves de corral, minimizando de ese modo el consumo de potencia.

La dilución de residuos de instalaciones de aves de corral con agua aislada a partir de excrementos y purificada usando el sistema de osmosis inversa permite prevenir fugas de efluentes perjudiciales al medio ambiente, contribuyendo de ese modo al respeto del medio ambiente por parte del método reivindicado.

La adición al sustrato fermentado de una disolución que comprende sulfato de hierro y ácido sulfúrico y el mantenimiento del pH dentro de un intervalo de 6,0 - 6,5 permite potenciar la eficacia del procedimiento de floculación. La adición de un agente floculante hace que los flóculos tengan un tamaño más grande y espesa una masa que va a procesarse antes de la deshidratación, permitiendo por tanto aumentar la eficacia de todo el procedimiento. Además, partículas de agente floculante que quedan en el líquido aislado permiten aumentar la cantidad de partículas orgánicas retiradas a partir de agua residual en una planta de flotación, permitiendo de ese modo conservar completamente sustancias útiles y potenciar la eficacia de producción.

La deshidratación de sustrato para obtener el 40 %-45 % de sólidos en el digestato resultante permite reducir los costes de secado y lograr una mejor calidad del fertilizante que tiene una humedad de no más del 4,58 %.

La congelación del concentrado que retira agua permite aumentar la concentración de un fertilizante líquido y el agua de deshielo purificada producida derritiendo hielo también puede mezclarse con excrementos de aves de corral, permitiendo por tanto aumentar adicionalmente el respeto del medio ambiente por parte del método reivindicado.

Triturar de manera fina el sustrato fermentado para formar partículas que tienen un tamaño <10 mm permite aumentar el área de superficie de contacto para poner el sustrato en contacto con reactivos químicos, aumentando de ese modo la producción de biofertilizante y, por tanto, contribuyendo adicionalmente a la eficacia de la producción.

La realización del método reivindicado para la conversión de estiércol de aves de corral se realiza de la siguiente manera.

El estiércol de pollo de una instalación de aves de corral se suministra a un depósito de acidificación preliminar para mezclarse con agua con el fin de proporcionar el 8-12 % de sólidos en una mezcla, comprendiendo dicha agua hasta el 80 % de un producto de recirculación a partir de osmosis inversa y también agua nueva artesiana. Se calienta la mezcla contenida en el depósito de acidificación preliminar hasta 25 - 35 °C y se agita de manera activa durante 2 días. La acidificación se completa cuando el pH de la mezcla es de 5,2-6,3.

Un sustrato así producido que va a procesarse adicionalmente se suministra a un fermentador para su fermentación anaerobia mesófila. En el fermentador, se calienta el sustrato hasta 38-40 °C y se agita para su homogenización, es decir para mezclar colonias bacterianas con el sustrato, y la distribución de una nueva materia prima que está cargándose. Como resultado de la fermentación, las bacterias anaerobias escinden compuestos químicos complejos (grasas, proteínas, hidratos de carbono) disponibles en el producto que está fermentándose para formar ácidos grasos y producir adicionalmente compuestos digeribles para las plantas.

Como resultado de la fermentación de sustrato que se produce en el fermentador, hay una producción de biogás que va a suministrarse a dispositivos de recepción de gas para su recogida. Además, se dirige biogás a una unidad de preparación de gas para su purificación con el fin de reducir la cantidad de sulfuro de hidrógeno y condensar vapores de agua. El biogás así purificado se suministra a una central de cogeneración para generar potencia eléctrica y térmica que va a usarse para energizar la tecnología reivindicada. El consumo de potencia eléctrica para producir el biofertilizante según la tecnología sugerida es del 15 % de la producción anual de potencia eléctrica producida a partir de la conversión de estiércol de aves de corral según el método reivindicado, y el consumo de potencia térmica para producir el biofertilizante es del 50 % de la producción anual de potencia térmica producida a partir de la conversión de estiércol de aves de corral según el método reivindicado. La potencia eléctrica y la potencia térmica restantes se ofrecen para su venta.

El sustrato fermentado contenido en el fermentador se descarga a un depósito intermedio para su recogida, trituración de manera fina para formar partículas que tienen un tamaño <10 mm, suministro a un reactor para su agitación durante 30 minutos.

Con el fin de evitar la espumación, se añade un supresor de espuma en una cantidad recomendada por un fabricante al sustrato triturado de manera fina.

Para reducir el pH de productos residuales de fermentación a 6 - 6,5, se añade una disolución que comprende sulfato de hierro y ácido sulfúrico a una razón de 50:50 al sustrato procesado en una cantidad de 8 litros por 1 m3 del sustrato. Como resultado de tal adición, comienza una formación de flóculos.

Para obtener copos de un tamaño más grande, se inyecta un polímero al sustrato procesado. Tal polímero es un agente floculante aniónico sólido (polielectrolito aniónico, poliacrilamida) en una cantidad de 1 litro por 1 m3 del sustrato procesado. Durante la formación de flóculos, se mantiene un pH de la mezcla en un intervalo de 6,0 - 6,5. Tras el tratamiento químico, se somete la mezcla resultante a deshidratación y espesamiento usando, por ejemplo, una prensa de correa. El procedimiento dura hasta que una cantidad de sólidos en una torta resultante (denominada a continuación en el presente documento “digestato”) es del 40-45 %.

El digestato así producido se retira mecánicamente mediante sistemas raspadores y se alimenta a una tolva de alimentación de una línea de secado compuesta por una cinta transportadora que hace que se mueva el digestato y unos recintos con flujo de aire de recirculación que calientan el aire hasta 80 °C. Como energía térmica que proporciona el funcionamiento de recintos con flujo de aire de recirculación, el método usa energía térmica producida como resultado de enfriar una central de cogeneración que funciona con biogás, en la que dicho biogás se produce según la tecnología sugerida y se recoge en un dispositivo de recepción de almacenamiento de gas. Antes de ventilarse a la atmósfera, se purifica el aire húmedo de escape para retirar polvo y diversas impurezas. El digestato secado hasta una humedad del 4,58 % se suministra a una máquina de granulación para producir un fertilizante sólido granulado.

Los componentes del fertilizante sólido granulado se indican en la tabla 1

Tabla 1

El líquido producido exprimiendo en una prensa de correa (denominado a continuación en el presente documento “aguas residuales”) se recoge en un depósito de recogida y se suministra a una unidad de flotación, por ejemplo unidad de DAF (flotación por aire disuelto) para su flotación por aire disuelto. Las partículas orgánicas en suspensión disponibles en aguas residuales que contienen un polímero hidrófobo (un agente floculante aniónico sólido) se unen a burbujas de aire que ascienden hasta una superficie. Una torta que flota sobre una superficie (torta de flotación) se dirige de vuelta al reactor para su retratamiento químico para una mayor extracción del producto de fermentación que va a usarse como biofertilizante.

Las aguas residuales tras la flotación se hacen pasar dos veces a través de un filtro de papel diseñado para atrapar partículas prácticamente invisibles (de pequeño tamaño) y se suministran a un sistema de osmosis inversa para su purificación adicional para retirar sales disueltas. Usando bombas de alta presión, se bombean aguas residuales a través de docenas de filtros de membrana del sistema de osmosis inversa.

El agua purificada en el sistema de osmosis inversa llega a un intercambiador iónico para la retirada de iones de sales residuales. Como resultado del tratamiento en el intercambiador iónico, se purifica completamente el agua y es adecuada para su reutilización (un material reciclado) y se dirige a un depósito de acidificación preliminar para mezclarse con estiércol de pollo. El agua purificada tiene una TBOD (demanda bioquímica de oxígeno total) <1 mg de O<2>/l.

Un concentrado producido mediante el sistema de osmosis inversa se recoge en un depósito intermedio para su suministro adicional a una cámara de refrigeración. Dentro de la cámara de refrigeración, el agua contenida en el concentrado se convierte en hielo que puede separarse del concentrado usando un filtro de correa a vacío. Se derrite el hielo y se suministra agua de deshielo al sistema de osmosis inversa y se purifica.

El agua purificada en el sistema de osmosis inversa se dirige a un intercambiador iónico para retirar iones de sales residuales. Como resultado de la purificación del agua, el intercambiador iónico produce agua completamente purificada que es adecuada para su reutilización (un material reciclado) y se dirige a un depósito de acidificación preliminar para mezclarse con estiércol de pollo. El agua purificada tiene una TBOD (demanda bioquímica de oxígeno total) <1 mg de O<2>/l.

Un concentrado producido en la cámara de refrigeración es un biofertilizante de alto análisis líquido que se recoge en un depósito de recogida y se ofrece posteriormente para su venta.

Los componentes del biofertilizante de alto análisis líquido realizado a partir de estiércol de pollo usando el método reivindicado se muestran en la tabla 2.

Tabla 2

El uso del método reivindicado permite realizar un suministro completo de toda la tecnología con potencia eléctrica y potencia térmica en el procedimiento suficiente para un funcionamiento autónomo de un complejo de biogás, ahorrar agua pura en la fase de dilución del estiércol inicial, potenciar el nivel de seguridad medioambiental de territorios debido al uso del material de recirculación producido y, como resultado de la limpieza de los territorios mediante retirada de contaminantes y efluentes peligrosos, proporcionar una tecnología sin residuos que permite no usar ya depósitos de almacenamiento de sustratos residuales. La tecnología sugerida permite realizar una completa eliminación tanto de excrementos de aves de corral como de cualquier otro material de residuo agrícola y residuos de la industria alimentaria, y hace posible generar varios productos de conversión de residuos (biogás, potencia eléctrica, potencia térmica, fertilizante sólido, fertilizante de alto análisis líquido y agua).

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Método para la conversión de estiércol de aves de corral, que comprende las etapas de realizar una fermentación de un producto inicial, retirar un biogás, añadir un agente floculante, deshidratar un sustrato procesado, secar y granular un fertilizante así producido, caracterizado porque, antes de la fermentación, se mezcla el estiércol de aves de corral con agua para lograr una cantidad de sólidos en dicha mezcla en el intervalo del 8 %-12 %, después se calienta dicha mezcla hasta 25 - 35 °C y se agita para lograr un pH de la mezcla en un intervalo de 5,2-6,3, después de la retirada de biogás se añade un supresor de espuma al sustrato fermentado junto con la adición de una disolución que comprende sulfato de hierro y ácido sulfúrico a una razón de 50:50 y en una cantidad de 8 litros por 1 m3 del sustrato, después se añade el agente floculante a la mezcla resultante en una cantidad de 1 litro por 1 m3 del sustrato procesado, y se mantiene un pH de la mezcla en un intervalo de 6,0 - 6,5, se deshidrata el sustrato procesado para lograr una cantidad de sólidos en el digestato resultante en un intervalo del 40 %-45 %, se somete agua de deshidratación a flotación por aire disuelto, se devuelve un lodo de flotación para retratamiento químico, y se filtra un agua efluente resultante de la flotación y se purifica en un sistema de osmosis inversa con retirada de iones de sales residuales, se mezcla un agua efluente purificada resultante con estiércol de aves de corral, y se congela un concentrado postratamiento resultante de la purificación por osmosis inversa, después se separa hielo a partir de un fertilizante de alto análisis, se derrite para producir un agua de deshielo que se purifica en el sistema de osmosis inversa con retirada de iones de sales residuales y se mezcla con estiércol de aves de corral.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se añade un agua nueva al agua purificada en el sistema de osmosis inversa durante el mezclado del estiércol de aves de corral con agua.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se tritura de manera fina el sustrato fermentado para formar partículas que tienen un tamaño <10 mm.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se usa polielectrolito aniónico o policarbamida como dicho agente floculante.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se purifica el biogás aislado y se suministra a una central de cogeneración para generar potencia eléctrica y potencia térmica.

6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se usan tecnología de DAF y tecnología de osmosis inversa para la purificación de la fracción líquida del sustrato.

7. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se usa una máquina de hacer hielo para la preparación del fertilizante de alto análisis líquido.