WO2008096025A1 - Procedimiento para la valorización de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales - Google Patents

Procedimiento para la valorización de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales Download PDF

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Joaquim Pigem Jutglar
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Qostquanto, S.L.
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Definitions

  • the present invention relates to a process for the recovery of iodine from wastewater treatment plants (WWTP), with the sludge consisting of an organic fraction, an inorganic fraction and water.
  • the water from industrial processes is treated for purification and the resulting product is obtained more or less treated water, susceptible to different reuses, depending on its purification parameters, and sludge or sludge that, with humidity between more than 98% and 60%, incorporates a large part of solid products from the industrial process and other substances produced during the purification process itself.
  • the present invention proposes a novel system for the revaluation of sewage sludge sludge, which makes it possible to revalue its metal and inorganic oxides and contents, on the one hand, recover a large part of its energy content, on the other hand, and eliminate Its content is mostly harmful inorganic or environmentally hazardous components.
  • a new method for the recovery of sludge from wastewater treatment plants is disclosed, which in essence is characterized by comprising the steps of:
  • a glues product which contains part of organic material that has not yet combusted, part of entrained inorganic material, vapors of reheated water and hot air with inert gases;
  • the introduction of sludge into the inner chamber is produced with the pulverized sludge.
  • the sludge can be sprayed by means of air or steam under pressure, introduced by means of an endless screw or by pneumatic transport.
  • the method comprises the step of introducing the outgoing tail product of the first oven, into the chamber of a second subsequent oven, and arranged in series with the first homo, in which the combustion is continued of the organic matter, and from which combustion fumes come out, which contain hot inert gases, hot water All reheated organic matter, and from which a first fraction of vitreous inorganic substance is recycled to the chamber-home of the first homo.
  • a phase of recovering, in a first recuperator, part of the heat contained in the combustion fumes coming out of the second furnace is provided to reheat the inlet mixture in the second furnace.
  • phase of driving part of the heat recovered in the first recuperator to the hot air inlet of the glass melting furnace can be provided.
  • the additional step of introducing the said combustion fumes of the second furnace is provided, inside a third furnace, arranged in series with the second furnace, in which the combustion of the organic matter is continued, and from which fumes leave of combustion, which contain heated inert gases, reheated water, reheated organic matter, and from which a second fraction of vitreous inorganic substance is recycled into the home chamber of the first furnace.
  • phase of recovering in a second recuperator, part of the heat contained in the combustion fumes leaving the third furnace, consisting of a clean gas-air exchanger, the clean air being heated in the second recuperator, conducted to the Household chamber of the first furnace-muffle, in order to preheat the combustion air of the sludge of said chamber-household.
  • the combustion fumes of the outer chamber of the first furnace are filtered, in a bag filter, and the phase of reintroducing filtered inorganic components, into the chamber-home of the first furnace.
  • the sludges L that are introduced into said home chamber 4 are sprayed. Its spraying is carried out in a pre-phase or simultaneously with the introduction of sludge L in the chamber-home 4 and can be carried out according to three different systems:
  • This process of spraying the sludge L can be carried out both in the dry state and in the dehydrated state.
  • the combustion fumes F of the jacket 5 or outer chamber exit towards an exchanger 20, for the pre-heating of air driven by a fan 19.
  • the fumes F continue, with the help of an extractor 21, to a bag filter 16 , where they are filtered, producing inorganic vitreous components 17, which are reintroduced into the house-chamber 4 of the first oven 1.
  • a product of tails 8 leaves, towards a second furnace 2, which contains part of organic material that has not yet combusted, part of entrained inorganic material, reheated steam and hot air with inert gases.
  • the inert gases generated by the combustion of the organic material deposited in the home chamber 6 of the first furnace 1, are transferred to the home chamber of a second homo 2 together with: a) The remaining organic substances that have not yet completed the combustion b) The entrained inorganic material and c) The superheated water vapor
  • This part of the heat that is recovered has the purpose of heating the air that is introduced into the chamber of the second furnace 2 to finish the combustion process of the oxidizers left from the first chamber of the first homo 1 through the indicated queue product 8 .
  • the air that heats the recuperator 12 can be to the outgoing air of the exchanger 20, and part of the outgoing air of the recuperator 12 can be directed towards the pre-heating of the inlet 8, and part is led to the hot air inlet of the melting furnace glass 7.
  • the fumes 11 protruding from the second furnace 2 contain: a) Hot inert gases b) Reheated water and c) The heated inorganic matter
  • recuperator 14 part of the heat contained in the combustion fumes 13 coming out of the third furnace 3 is recovered. It is a clean gas-air exchanger, from which the heated heated air 22 flows towards the chamber-home 4 of the first furnace-muffle 1, in order to preheat the combustion air 15 of the sludge L of said home-chamber 4.
  • the installation can be complemented with a water vapor condenser
  • N homo 7 in addition to The vitreous substance from homo 1, other complementary materials 18 are introduced, such as different oxides components of the glass, in different proportions, client air from the recuperator 12, and combustion fumes emerge 23.
  • the glass produced in the melting furnace 7 will exit it, for example towards the glass forming machines, either hollow or flat.
  • the superheated air in the exchanger 12 and the excess fumes F and 23 can be used in other processes to melt more glass, to generate electric current, in industrial thermal processes, etc.

Abstract

Procedimiento para Ia valorización de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales. Los lodos (L) se introducen en una cámara-hogar (4) interior de un primer horno (1), u horno-mufla, dotado además de con una camisa (5) o cámara exterior de calentamiento por aire. Los lodos se combustionan en la cámara-hogar (4) hasta Ia fusión de los mismos, para Ia obtención de un material vitrificado (V) que se deposita en el crisol (6) de Ia cámara-hogar (4) del primer horno. Del éste se extrae: material vitrificado (V), hacia un horno de fusión (7) de vidrio; los humos de combustión (F) de Ia camisa (5) o cámara exterior; y un producto de colas (8), que contiene parte de material orgánico que aún no ha combustionado, parte de material inorgánico arrastrado, vapor de agua recalentado y aire caliente con gases inertes. Parte de los materiales inorgánicos (9, 10) del producto de colas se recircula a Ia cámara interior del primer horno.

Description

D E S C R I P C I Ó N
"Procedimiento para Ia valorización de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales"
Sector técnico de Ia invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para ia valorización de iodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), estando los lodos constituidos por una fracción orgánica, una fracción inorgánica y agua.
Antecedentes de Ia invención
En las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) se tratan las aguas procedentes de procesos industriales para su depuración y se obtiene como producto resultante un agua más o menos tratada, susceptible de diferentes reutili- zaciones, en función de sus parámetros de depuración, y unos lodos o fangos que, con humedades de entre más del 98% y el 60%, incorporan gran parte de productos sólidos procedentes del proceso industrial y otras substancias producidas durante el propio proceso de depuración.
La recuperación o reutilización de estos lodos supone un problema medioambiental de gran magnitud. Su revalorización como compost no siempre es posible y su utilización como materia prima como material de construcción conlleva normalmente inconvenientes o problemas técnicos de magnitud nada desdeñable. En los casos de ciertas industrias manufactureras, los lodos de depuración de sus aguas residuales pueden tener un elevado contenido energético, para cuya recuperación existen en Ia actualidad un buen número de sistemas y plantas.
La presente invención propone un novedoso sistema de revalorización de los lodos de depuradoras de aguas residuales, que permite revalorizar sus conteni- dos y óxidos metálicos e inorgánicos, por una parte, recuperar gran parte de su contenido energético, por otra parte, y eliminar de su contenido la mayor parte los componentes inorgánicos nocivos o peligrosos desde el punto de vista medioambiental. Explicación de Ia invención
Así, en Ia presente invención se da a conocer un nuevo procedimiento para la valorización de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales, que en su esencia se caracteriza por comprender las etapas de:
introducción de los lodos en una cámara-hogar interior de un primer horno -u horno-mufla-, dotado además de con una camisa o cámara exterior de calentamiento por aire,
- combustión de los lodos en Ia cámara-hogar hasta Ia fusión de los mismos, para Ia obtención de un material vitrificado que se deposita en el crisol de Ia cámara-hogar del primer horno,
- extracción del primer horno de:
- material vitrificado, hacia un homo de fusión de vidrio;
- los humos de combustión de Ia camisa o cámara exterior; y
- un producto de colas, que contiene parte de material orgánico que aún no ha combustionado, parte de material inorgánico arrastrado, va- por de agua recalentado y aire caliente con gases inertes; y
recirculación de parte de los materiales inorgánicos del producto de colas a Ia cámara interior del primer horno u horno mufla.
Según otra característica de Ia presente invención, Ia introducción de los lodos en Ia cámara interior se produce con los lodos pulverizados. La pulverización de los lodos se puede realizar mediante aire o vapor a presión, introducidos mediante un tornillo sin-fin o mediante transporte neumático.
De acuerdo con otra característica de la presente invención, el procedimiento comprende Ia etapa de introducir el producto de colas saliente del primer horno, en Ia cámara de un segundo horno subsiguiente, y dispuesto en serie con el primer homo, en que se continua Ia combustión de Ia materia orgánica, y del que salen humos de combustión, que contienen gases inertes calientes, agua recalen- tada materia orgánica recalentada, y del que se recircula una primera fracción de substancia inorgánica vitrea hacia Ia cámara-hogar del primer homo.
Preferiblemente, en tal caso, se provee una fase de recuperar, en un pri- mer recuperador, parte del calor contenido en los humos de combustión salientes del segundo horno, para recalentar Ia mezcla de entrada en el segundo horno.
Además, se puede proveer Ia fase de conducir parte del calor recuperado en el primer recuperador a la entrada de aire caliente del horno de fusión de vidrio.
Preferiblemente, se proporciona Ia etapa adicional de introducir los citados humos de combustión del segundo horno, en el interior de un tercer horno, dispuesto en serie con el segundo horno, en que se continua Ia combustión de la materia orgánica, y del que salen humos de combustión, que contienen gases inertes ca- Mentes, agua recalentada materia orgánica recalentada, y del que se recircula una segunda fracción de substancia inorgánica vitrea hacia Ia cámara-hogar del primer horno.
Además, puede haber una fase de recuperar, en un segundo recuperador, parte del calor contenido en los humos de combustión salientes del tercer horno, consistente en un intercambiador gas-aire limpio, siendo el aire limpio calentado en el segundo recuperador, conducido a Ia cámara-hogar del primer horno-mufla, con objeto de pre-calentar el aire de combustión de los lodos de dicha cámara-hogar.
Según otra característica de la presente invención, se filtran los humos de combustión de Ia cámara exterior del primer horno, en un filtro de mangas, y Ia fase de reintroducir componentes inorgánicos filtrados, hacia el interior de la cámara- hogar del primer horno.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, un ejemplo de realización no exclusiva, del procedimiento según Ia presente invención, en cuya única Fig. se muestra el esquema de principio de funcionamiento del procedimiento. Descripción detallada de los dibujos
En dichos dibujos puede apreciarse que el procedimiento de valorización mediante vitrificación de lodos de EDAR se produce en tres bloques:
1er Bloque: PRIMER HORNO u HORNO-MUFLA CON CRISOL
Empieza con Ia introducción de lodos L de EDAR, pulverizados, en el interior de una cámara-hogar 4 de un primer homo-mufla 1 con crisol 6- calefactada exteriormente por medio de una camisa 5, a temperatura elevada, mediante un combustible -gas natural, gas-oil, biogas, etc.- de manera que se trasmite el calor de Ia pared exterior a Ia interior de Ia cámara-hogar 4.
Los lodos L que se introducen en el interior de dicha cámara-hogar 4 se introducen pulverizados. Su pulverización se realiza en una pre-fase o simultáneamente a Ia introducción de los lodos L en Ia cámara-hogar 4 y puede realizarse según tres sistemas distintos:
a) introducción con aire a presión o vapor a presión b) introducidos mediante tornillo sin - fin c) introducción mediante transporte neumático.
Este proceso de pulverización de los lodos L puede realizarse tanto hallándose los mismos en estado seco cómo en estado deshidratado.
La combustión de los lodos L en Ia cámara-hogar 4 hasta Ia fusión de los mismos, produce un material vitrificado V que se deposita en el crisol 6 de Ia cámara-hogar 4 del primer horno 1.
Durante su estancia en el interior de esta cámara-hogar 4 del primer horno
1 , u horno-mufla, se producen además distintas modificaciones y distintos comportamientos de los componentes orgánicos e inorgánicos de los lodos L, en concreto:
1 ) El agua se convierte en vapor recalentado 2) Las sustancias orgánicas combustionan parcial o totalmente generando calor
3) Los gases inquemados recorren el recipiente hasta su salida
4) Los elementos inorgánicos quedan:
- una parte depositada como material vitrificado V en el fondo o crisol 6, otra en las paredes de Ia cámara-hogar 4; y
- el resto sale por una abertura de salida de los gases inquemados y las partículas arrastradas que no se han depositado en Ia cá- mará 4.
Subsiguientemente, se realiza Ia extracción del primer horno 1 del material vitrificado V, que se alimenta a un horno de fusión 7 de vidrio.
Los humos de combustión F de Ia camisa 5 o cámara exterior salen hacia un intercambiador 20, para el pre-calentamiento de aire impulsado por un ventilador 19. Los humos F continúan, con Ia ayuda de un extractor 21 , hasta un filtro de mangas 16, en donde son filtrados, produciendo unos componentes vitreos inorgánicos 17, que son reintroducidos en Ia cámara-hogar 4 del primer horno 1.
Del horno 1 sale un producto de colas 8, hacia un segundo horno 2, que contiene parte de material orgánico que aún no ha combustionado, parte de material inorgánico arrastrado, vapor de agua recalentado y aire caliente con gases inertes.
En el horno 1 se reintroduce, según se explica más adelante, parte de los materiales inorgánicos 9, 10, de naturaleza vitrea, del producto de colas 8.
2o Bloque: HORNO 2
Los gases inertes generados por Ia combustión del material orgánico depositado en Ia cámara-hogar 6 del primer horno 1 , son trasladados a Ia cámara- hogar de un segundo homo 2 junto con: a) Las sustancias orgánicas restantes qué aún no han finalizado Ia combustión b) El material inorgánico arrastrado y c) El vapor de agua recalentado
En este segundo horno 2, mediante un sistema cerámico de recuperación 12 de\ calor que se ha introducido en ella, se recupera el calor que se desprende, en parte, a través de los humos 12 y, en parte, a través de las paredes de Ia cámara y que es generado por:
a) La combustión de Ia materia orgánica restante de Ia primera cámara ya trasladada a esta segunda b) El vapor de agua recalentado c) La materia inorgánica arrastrada de Ia primera cámara y d) El calor de los gases inertes
Esta parte del calor que se recupera tiene como finalidad calentar el aire que se introduce en cámara del segundo horno 2 para acabar el proceso de combustión de los comburentes salidos de la primera cámara del primer homo 1 a tra- vés del indicado producto de colas 8.
Del segundo homo 2 se extrae una primera fracción de substancia inorgánica 9 vitrea que se introduce en Ia cámara-hogar 4 del primer horno 1.
El aire que calienta el recuperador 12 puede ser al aire saliente del intercambiador 20, y parte del aire saliente del recuperador 12 puede dirigirse hacia el pre-calentamiento de Ia entrada 8, y parte ser conducido a Ia entrada de aire caliente del horno de fusión de vidrio 7.
3er Bloque: HORNO 3
Los humos 11 salientes del segundo horno 2 contienen: a) Los gases inertes calientes b) El agua recalentada y c) La materia inorgánica calentada
Estos humos 11 son introducidos en el interior de un tercer horno 3, dispuesto en serie con el segundo horno 2, en que se continua Ia combustión de Ia materia orgánica, y del que salen humos de combustión 13, que contienen gases inertes calientes, agua recalentada materia orgánica recalentada, y del que se re- circula una segunda fracción 10 de substancia inorgánica vitrea hacia Ia cámara- hogar 4 del primer horno 1.
En un segundo recuperador 14, se recupera parte del calor contenido en los humos de combustión 13 salientes del tercer horno 3. Se trata de un intercambiador gas-aire limpio, del que sale el aire limpio calentado 22 hacia Ia cámara- hogar 4 del primer horno-mufla 1 , con objeto de pre-calentar el aire de combustión 15 de los lodos L de dicha cámara-hogar 4.
Asimismo, a una cámara anexa a Ia cámara-hogar del tercer horno 3, han llegado: a) Gases inertes que ya han desprendido parte del calor b) Vapor c) Los materiales inorgánicos restantes.
Todo Io cual se depura mediante distintos equipos:
a/ Un filtro de mangas, para recoger los componentes inorgánicos b/ Un filtro de gases para los inertes c/ Un condensador para el vapor de agua
El resto de gases inertes, ya filtrados, pasan a Ia atmósfera
La instalación puede complementarse con un condensador del vapor de agua
Finalmente se procederá a Ia extracción del virio V depositado en fondo o crisol 6, hacia el horno 7 de fusión de vidrio 7 antes citado. N el homo 7, además de Ia substancia vitrea procedente del homo 1 , se introducen otras materias complementarias 18, tales como diferentes óxidos componentes del vidrio, en distintas proporciones, aire cliente procedente del recuperador 12, y del mismo emergen humos de combustión 23.
El vidrio producido en el horno de fusión 7 saldrá del mismo, por ejemplo hacia las máquinas de conformación de artículos de vidrio, ya sea hueco o plano.
El aire recalentado en el intercambiador 12 y los humos excedente F y 23 pueden ser utilizados para en otros procesos para fundir mas vidrio, para generar corriente eléctrica, en procesos térmicos industriales, etc.
Descrita suficientemente Ia naturaleza de Ia presente invención, así como Ia manera de ponerla en práctica, se hace constar que todo cuanto no altere, cambie o modifique su principio fundamental, queda sujeto a variaciones de detalle.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- Procedimiento para Ia valorización de lodos (L) procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), estando los lodos constituidos por una frac- ción orgánica, una fracción inorgánica y agua, caracterizado porque el procedimiento comprende las etapas de:
- introducción de los lodos en una cámara-hogar (4) interior de un primer horno (1), u horno-mufla, dotado además de con una camisa (5) o cámara exte- rior de calentamiento por aire,
- combustión de los lodos (L) en Ia cámara-hogar (4) hasta la fusión de los mismos, para Ia obtención de un material vitrificado (V) que se deposita en el crisol (6) de Ia cámara-hogar (4) del primer horno (1),
- extracción del primer horno (1) de:
- material vitrificado (V), hacia un horno de fusión (7) de vidrio;
- los humos de combustión (F) de Ia camisa (5) o cámara exterior; y - un producto de colas (8), que contiene parte de material orgánico que aún no ha combustionado, parte de material inorgánico arrastrado, vapor de agua recalentado y aire caliente con gases inertes; y
- recirculación de parte de los materiales inorgánicos (9, 10) del producto de colas a la cámara interior del primer horno (1 ) u horno mufla.
2.- Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque Ia introducción de los iodos en la cámara interior se produce con los lodos pulverizados.
3.- Procedimiento según Ia reivindicación 2, caracterizado porque Ia pulverización de los lodos se realiza mediante aire o vapor a presión.
4.- Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque los lodos se introducen mediante un tomillo sin-fin.
5.- Procedimiento según Ia reivindicación 2, caracterizado porque los lodos se introducen mediante transporte neumático.
6.- Procedimiento según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque comprende la etapa de introducir el producto de colas (8) saliente del primer horno (1), en Ia cámara de un segundo horno (2) subsiguiente, y dispuesto en serie con el primer horno (1), en que se continua Ia combustión de Ia materia orgánica, y del que salen humos de combustión (11), que contienen gases inertes calientes, agua recalenta- da materia orgánica recalentada, y del que se recircula una primera fracción de substancia inorgánica (9) vitrea hacia la cámara-hogar (4) del primer horno (1).
7.- Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque comprende una fase de recuperar, en un primer recuperador (12), parte del calor contenido en los humos de combustión (11) salientes del segundo horno (2), para recalentar Ia mezcla de entrada (8) en el segundo horno.
8.- Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende la fase de conducir parte del calor recuperado en el primer recuperador (12) a Ia en- trada de aire caliente del horno de fusión de vidrio (7).
9.- Procedimiento según Ia reivindicación 6, caracterizado porque comprende Ia etapa de introducir los citados humos de combustión (11 ) del segundo horno (2), en el interior de un tercer horno (3), dispuesto en serie con el segundo horno (2), en que se continua la combustión de la materia orgánica, y del que salen humos de combustión (13), que contienen gases inertes calientes, agua recalentada materia orgánica recalentada, y del que se recircula una segunda fracción (10) de substancia inorgánica vitrea hacia Ia cámara-hogar (4) del primer horno (1).
10.- Procedimiento según Ia reivindicación 9, caracterizado porque comprende una fase de recuperar, en un segundo recuperador (14), parte del calor contenido en los humos de combustión (13) salientes del tercer horno (3), consistente en un intercambiador gas-aire limpio, siendo el aire limpio calentado en el segundo recupera- dor, conducido a Ia cámara-hogar (4) del primer horno-mufla (1), con objeto de pre- calentar el aire de combustión (15) de los lodos (L) de dicha cámara-hogar.
11.- Procedimiento según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque comprende Ia fase de filtrar los humos de combustión (F) de Ia cámara exterior (5) del primer horno (1), en un filtro de mangas (16), y Ia fase de reintroducir componentes inorgánicos (17) filtrados, hacia el interior de Ia cámara-hogar (4) del primer horno (1).
PCT/ES2008/000066 2007-02-05 2008-02-04 Procedimiento para la valorización de lodos procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales WO2008096025A1 (es)

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