WO2010072851A1 - Procedimiento de tratamiento y depuración integral de efluentes que contienen materia orgánica y/o inorgánica - Google Patents

Procedimiento de tratamiento y depuración integral de efluentes que contienen materia orgánica y/o inorgánica Download PDF

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Antonio José TOSCANO MARTI
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    • C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH

Definitions

  • the present invention has its field of application in industrial farms that produce effluents with a high content of contaminating organic and / or inorganic matter.
  • the invention is related to the purification of effluents from various industries.
  • the specific object of the invention refers to a process for treating effluents contaminated with organic and / or inorganic matter that allows the use of said contaminated effluents in the cleaning of the facility itself, or of cattle drink, as well as reuse of waste materials for fertilizers, construction materials and other uses.
  • the ES2233164 patent allows the treatment of effluents from various industries whose wastewater contains a large proportion of organic matter, obtaining qualities of purified water that allow their discharge to public flows, evaporation or reuse for cleaning the own facility that generates them , or in agricultural irrigation.
  • the technical problem that arises is that of finding an effluent purification method that allows the treatment of effluents from any type of industry, in particular those from leachate from urban solid waste treatment and even mining operations, obtaining water that can be used with additional guarantees as drinking water of animals in the case of livestock farms, for use in agricultural irrigation, which may be susceptible to purification, hygienic and sanitary purposes and, in general, in any employment that allows reducing water consumption, favoring the saving of this precious and scarce good, as well as sludge, sludge and other solid matter, which it carries in suspension, may have a treatment that enables them to be additionally used as an additive in construction materials or incinerated together with the corpses and other matter of animal origin.
  • the present invention relates to a process for the integral purification of effluents with high organic and inorganic matter content, specifically applicable in pig, cattle and poultry farms, slaughterhouses and meat, dairy, wine, domestic wastewater and any other industries type of waters that have a high content of organic matter, in particular those from leachate from Urban Solid Waste (MSW) treatments, as well as those from industrial processes of any kind and even from mining operations; getting purified water qualities capable of both being susceptible to purification, and allowing its discharge into public channels, its evaporation or reuse in cleaning or agricultural irrigation, urban sanitary hygienic purposes and any others that contribute to the reduction of indiscriminate water consumption, favoring the saving of this precious and scarce asset such as water, in any case complying with the parameters required by current legislation.
  • MSW Urban Solid Waste
  • the procedure for the purification of discharges with a high content of contaminating material is constituted by the following steps:
  • - Usable as fuel - After carbonization it can be used as a substrate, as a filter after activation, as biomass and as an insulating material.
  • Figure 1. Shows a block diagram of the process of the invention.
  • the effluent from an industrial installation (1) is conducted to the grinding grid (2) to remove remains of large solid materials, including bodies of small animals. Then, said effluent is homogenized in a stirring pool (3).
  • the effluent is directed towards a deestercolator equipment (4) that separates the undigested fiber from a certain size, allowing the liquid with the smaller solids and colloidal matter to pass to a stirred tank (5), which homogenizes the effluent along with the waste materials and flocs conducted to said reservoir agitated (5) from other elements of the procedure.
  • the effluent is then led to a sludge thickener (7), by means of a pipe in which an iron salt is injected, the dosage of which depends on the composition of the effluent.
  • the iron salt comes from a tank located in a safety cuvette equipped with a metering pump, and said salt produces a small decrease in pH, causing acid coagulation and flocculation of colloidal organic matter, eliminating unpleasant odor substances, such as hydrogen sulphide , among other.
  • This stage is also controlled by means of a pH meter (not shown).
  • a cationic, anionic or non-ionic type polyelectrolyte is optionally injected according to the composition of the effluent to be treated, prepared in a preparation station equipped with a product dispenser, water supply from the treatment carried out in the plant by means of of the invention, as well as one or more stirring compartments to achieve a good maturation, and provided with a metering pump.
  • the effluent is maintained for a sufficient period of stay to produce total disinfection, effective coagulation and flocculation and degradation of the non-precipitated ammoniacal compounds, to achieve that the ammoniacal nitrogen pass to ammonium hydroxide.
  • foams are formed in the sludge thickener (7), said foams are removed by aspiration by means of a turbine-equipped equipment, minimizing them.
  • the liquid and sludge eventually contained in the foams return to the sludge thickener (7) and the residual and floating foams are separated by sweeper and are directed to a dejection cone, subsequently being sent to the raft (8) of leachate.
  • a clarified sludge and sludge liquid overflows to a crown from where they are sent to the neutralization operation, in a neutralization tank (12), while the precipitated sludges are extracted by means of a discharge valve and by means of a sludge pump they are sent to a first centrifugation in a decanter
  • the liquid phase is overflowed to an irrigation raft (15) if its destination is agricultural irrigation or cleaning of the installation.
  • deamonization equipment (16) is continued, consisting of a heat-deposited tank (17) in which a heat exchanger is located.
  • the temperature rise of the liquid mass through the exchanger causes a separation of the ammonium hydroxide and other volatile soluble compounds.
  • the necessary thermal energy comes from thermal solar panels or autonomous boiler.
  • the solid content of said heat-insulated tank (17) is pumped and dropped in the form of rain from the upper end of the heat-insulated tank (17), which contains a biological filler.
  • an aerator which is in countercurrent to the water fall, causing the produced air stream to eliminate the volatile components by expelling them out of the circuit, being purified by means of an activated carbon filter located in the upper outlet and sent those not adsorbed to the gas washing, in addition to reducing the COD with the air supply made.
  • the liquid phase collected at the base of said heat-insulated tank (17) is pumped into the static decanter (18), with a venturi and an electrovalve being introduced into the corresponding conduction, together with the probe of a pH meter.
  • the neutralization of the liquid phase is carried out with the contribution of carbon dioxide from the combustion gases of an explosion engine of a generator, or of a cogeneration system.
  • the pH meter controls the solenoid valve to allow or prevent the passage of carbon dioxide depending on the pH set. In the event that the engine does not work, it would be applied by means of a cylinder, a nurse tank or phosphoric acid and derivatives would be added.
  • a polyelectrolyte is optionally incorporated and the liquid phase is introduced in the static decanter (18), where the adequate stay time will remain for the flocculation and decantation of the salts that precipitate after pH neutralization.
  • Flocculated and decanted elements such as sludge are sent through a valve at the lower end of the static decanter (18), by means of a sludge pump to a second centrifugation in the sludge thickener (7).
  • the sludge obtained is sent to the era (30) and the liquid phase is reintroduced into the thickener (7), as explained above.
  • the liquid phase obtained is conducted, which at this time is also usable in cleaning the farm, to the filter system (19), which consists of a ring filter, subsequently pumped through a sand filter, then through a filter of clays and other adsorbents, which will reduce ammonia and some soluble salts, decreasing conductivity and COD values.
  • the filter system (19) which consists of a ring filter, subsequently pumped through a sand filter, then through a filter of clays and other adsorbents, which will reduce ammonia and some soluble salts, decreasing conductivity and COD values.
  • the final effluent is suitable for irrigation (with few nutrients already), reuse in the cleaning of the farm or probable discharge into a public channel.
  • a distillation equipment (21) of one to four stages is introduced, in order to obtain water for reuse in the beverage circuit of animals on livestock farms or for reuse in the industry itself.
  • the system chosen for distillation is that of an evaporator that operates through four evaporation stages with thermosiphon recirculation.
  • the working conditions are vacuum without thermocompression, adjusting to the available energy resources from the cogeneration, taking advantage of the steam coming from the boiler to recover the exhaust gases of the engines as a power source for distillation.
  • the installation consists of four vertical tube beam evaporators with their corresponding drop separators, preheating equipment, final condenser, ultrasonic equipment for descaling functions and auxiliary equipment.
  • the effluent passes to the first evaporator, which corresponds to the first evaporation stage, which is heated to the state of liquid boiling by steam from the cogeneration recovery boiler or autonomous boiler.
  • the boiling liquid then passes to the drop separator, where the liquid and vapor phases are separated.
  • the liquid passes to a first boiler and is heated by the vapors themselves from the first evaporator, serving the vapors produced in an effect for the heating of the next.
  • the vapors of the last effect are partially condensed, using the inlet effluent itself as a refrigerant, after which a condenser that will completely condense the steam is included, and then incorporating a vacuum pump that will be responsible for creating the temperature gradient that allows heating each effect with the vapors of the previous one.
  • the column is heated through a second boiler with saturated steam from the recovery boilers (22) of the cogeneration plant, or an autonomous boiler in the event that no generators work or do not exist.
  • the distilled water from the evaporation plant passes through the heat recuperator before entering the column, in this way it is heated with the vapors produced by the distillation.
  • the vapors of the column are condensed by a second condenser.
  • a carbonization furnace is arranged to treat the solids, that is, the sludge from the decantation and separation of solids, and even allow the elimination by means of the process of the invention, the bodies that are generated in the farms.
  • the organic matter is introduced, prior to the first centrifugation in the decanter (10), in a conveyor (11) of blades or on a conveyor belt that will remove the solid phase from the plant until deposition in the controlled waterproof era (30).
  • the conveyor (11) contains a tube system with hot water from the cogeneration system (20) or is heated by the gases from the combustion of the explosion engine.
  • the heat exchange is favored by means of the installation of a central duct through which water and hot air circulates along the entire path of the solids conveyor until depositing the era (30), reducing the humidity level to a maximum of 15 %.
  • Probable runoff that may occur is collected in a runoff pond (27) and recirculated to the agitated tank (5).
  • the dry organic matter obtained is introduced into the carbonization furnace (24).
  • the necessary initial heat is obtained by autonomous external contribution or coming from the combustion of explosion engines in a cogeneration system. Subsequently, the reaction is exothermic and does not need more thermal energy.
  • the distillation of volatiles that are collected is produced, mainly composed of ammoniacal waters; Tars are also produced as distillation products, which are stored for use as fuel and the remaining gases are taken to the scrubber (23). Once the carbonization is achieved, it is allowed to cool until there is no danger of combustion on contact with the air. Subsequently, the coal obtained is extracted.
  • This coal can be activated by steam obtained in the plant itself with the water obtained evaporated in a system of cogeneration or by autonomous system in the event that such a system was not installed.
  • This coal can be used in the plant itself for filtration and then regenerated through the dryer and charcoal kiln, or marketed with said specifications.
  • This product obtained is susceptible of being used as an urban gardening substrate in buildings due to its low density and therefore its low mass load. For the same reason it is suitable as an insulating material on floors, terraces and roofs.
  • the procedure is completed by washing gases with a gas washing equipment consisting of second scrubbers (29) scrubbers, one for acid washing and one for basic washing.

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Abstract

Procedimiento de depuración de efluentes que permite su reutilización. Comprende las etapas de desbaste y homogeneización del efluente, mezcla con flóculos obtenidos posteriormente durante el procedimiento; elevación del pH, provocando una coagulación básica y desinfección; coagulación acida, adecuando el pH a las necesidades del tratamiento por adición de un aditivo ácido, floculando la materia orgánica coloidal; tras la que se efectúan una separación de sólidos y líquidos; decantación de la fase líquida; primera centrifugación en un decánter (10); neutralización del pH, floculación y nueva decantación; segunda centrifugación en un espesador (7) de fangos; filtrado mediante un sistema de filtros (19) de anillas, arena, arcilla y carbón activo; destilación de la fase líquida en sistema de cuatro etapas, obteniéndose agua destilada, con o sin sistema de cogeneración; separación de volátiles mediante aireación y lavado de gases; secado de los fangos generados y carbonizado de los fangos.

Description

PROCEDIMIENTO DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN INTEGRAL DE EFLUENTES QUE CONTIENEN MATERIA ORGÁNICA Y/O
INORGÁNICA
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene su campo de aplicación en las explotaciones industriales que produzcan efluentes con alto contenido en materia orgánica y/o inorgánica contaminante.
Asimismo, Ia invención está relacionada con Ia depuración de efluentes procedentes de diversas industrias.
El objeto concreto de Ia invención se refiere a un procedimiento para tratar efluentes contaminados con materia orgánica y/o inorgánica que permite el empleo de dichos efluentes contaminados en las labores de limpieza de Ia propia instalación, o de bebida de ganado, así como Ia reutilización de los materiales de desecho para abonos, materiales de construcción y otros usos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Por parte del solicitante se tiene conocimiento de Ia existencia en Ia actualidad de una gran cantidad de procedimientos destinados al tratamiento de aguas residuales, los cuales se encuentran parcialmente reflejados en un número indeterminado de patentes relativas a sus procedimientos, máquinas y aparatos utilizados de forma general para Ia obtención del fin perseguido. El propio solicitante conoce Ia existencia de Ia patente de invención española ES2233164, que describe un procedimiento de depuración integral de efluentes con alto contenido en materia orgánica que comprende el desbaste y Ia homogeneización del efluente y su mezcla con flóculos obtenidos posteriormente durante el proceso; Ia desinfección y coagulación por medio del control del pH a través de adición de reactivos; separación de sólidos y líquidos; decantación de Ia fase liquida; primera centrifugación; elevación de Ia temperatura de Ia fase líquida; separación de volátiles mediante aireación y lavado de gases; neutralización de pH; floculación y nueva decantación; segunda centrifugación; filtrado mediante filtros sucesivos; secado de fangos y carbonizado de dichos fangos.
La patente ES2233164 permite el tratamiento de efluentes procedentes de diversas industrias cuyas aguas vertidas contengas una gran proporción de materia orgánica, consiguiendo calidades de agua depurada que permiten su vertido a caudales públicos, se evaporación o su reutilización para limpieza de Ia propia instalación que los genera, o en riegos agrícolas.
El problema técnico que se plantea es el de encontrar un método de depuración de efluentes que permita tratar los efluentes de cualquier tipo de industria, en particular las procedentes de lixiviados de tratamientos de residuos sólidos urbanos e incluso explotaciones mineras, obteniendo agua que se pueda emplear con garantías adicionalmente como agua de bebida de los animales en caso de explotaciones ganaderas, para utilización en riegos agrarios, que pueda ser susceptible de potabilización, fines higiénico-sanitarios y, en general, en cualquier empleo que permita reducir el consumo de agua, favoreciendo el ahorro de este bien preciado y escaso, así como los fangos, lodos y demás materia sólida, que lleve en suspensión, puedan tener un tratamiento que los faculte para ser empleados adicionalmente como aditivo en materiales de construcción o incinerados conjuntamente con los cadáveres y demás materia de procedencia animal.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento para Ia depuración integral de efluentes con alto contenido de materia orgánica e inorgánica, concretamente aplicable en las granjas de porcino, bovino y avícola, mataderos e industrias cárnicas, lácteas, vinícolas, aguas residuales domésticas y cualquier otro tipo de aguas que tengan un alto contenido de materia orgánica, en particular las procedentes de lixiviados de tratamientos de Residuos Sólidos Urbanos (R. S. U.), así como aquellas procedentes de procesos industriales de cualquier índole y hasta de procedencia de explotaciones mineras; consiguiendo calidades de agua depurada capaces tanto de ser susceptibles de potabilizar, como de permitir su vertido a cauces públicos, su evaporación o reutilización en limpieza o riegos agrícolas, fines higiénico sanitarios urbanos y cualesquiera otros que contribuyan a Ia reducción del consumo indiscriminado de agua, favoreciendo el ahorro de este bien preciado y escaso como es el agua, cumpliendo en todo caso los parámetros exigidos por Ia legislación vigente.
De forma más concreta, el procedimiento para Ia depuración de vertidos con alto contenido de materia contaminante, según Ia presente invención, está constituido por las siguientes etapas:
- Desbaste y homogeneización
- Desestercolado
- Desinfección. Coagulación básica mediante elevación de pH y aumento d de Ia dureza. - Descenso de pH. Coagulación acida
- Floculación opcional con polielectrolito propio. - Separación de fases
- Espesamiento de fangos y precipitación de los mismos por gravedad
- Separación de sobrenadantes
- Centrifugación de lodos mediante decanter - Eliminación de espumas mediante aspiración de las mismas.
- Separación del líquido con destino a limpieza en recirculación y su neutralización o no mediante acidificación.
- Neutralización del líquido obtenido:
- Mediante dióxido de carbono procedente de los gases de escape de los motores o de caldera autónoma, botellas o depósitos nodriza.
- Mediante ácido fosfórico y obtener un fertilizante mejorado
- Decantación en serie del líquido neutralizado
- Separación de fangos y envío al espesador.
- Filtración de Ia fase líquida obtenida en el decantador: - Filtración con anillas
- Filtración con arena
- Filtración con arcillas y otros
- Filtración con carbón activo
- Elevación de Ia temperatura de Ia fase líquida - Destilación por multiefecto, y/o multietapa y/o a vacío
- Separación de volátiles y aireación
- Separación del concentrado y recirculación del mismo.
- Recogida y almacenamiento del amoniaco retirado para obtener concentrados amoniacales aptos como productos de limpieza, como aditivo en fertilizantes y compost, o como agua amoniacal.
Instalación para obtención de hidrógeno a partir del amoniaco obtenido.
- Purgado del concentrado, desecación e inertización del sólido residual.
- Almacenamiento del agua destilada obtenida
- Potabilización del agua destilada obtenida mediante Ia remineralización necesaria mediante aporte de CO2 e hidróxidos alcalinos
- Oxigenación mecánica y biológica - Secado de los sólidos
- Carbonizado de los lodos y estiércoles secados con lavado de gases
- Tratamiento térmico para su adición a materiales de construcción.
- Incineración en su caso.
Con Ia utilización del sistema de Ia invención en Ia depuración integral de efluentes se obtienen las siguientes ventajas:
- El estiércol obtenido conserva más del 90% de materia orgánica - Está exento de patógenos, totalmente desinfectado
- Exento de olores
- Con textura manejable para su esparcimiento en el terreno agrario, y fácilmente envasable, como abono orgánico.
- Utilizable como combustible - Tras su carbonización, puede usarse como sustrato, como filtro tras su activación, como biomasa y como material aislante.
- Se Ie puede incorporar Ia materia orgánica procedente de los cadáveres, que se produzcan en Ia explotación.
- Estas aplicaciones reducen o eliminan los costes de retirada y almacenamiento.
- Reutilización del agua en las labores de Ia explotación, resultando una mejora sustancial del ambiente en el interior de las naves.
- Esta recirculación continua reduce Ia emisión de gases al minimizar Ia putrefacción, aumentando Ia sanidad. - Utilización del agua para riego de todo tipo de cultivos e inclusive campos de deporte aún de golf, estando exenta de microorganismos y con control de Ia cantidad de nitrógeno y con una conductividad a Ia carta.
- Se puede llegar a un vertido a cauce público, cumpliendo con los parámetros de calidad exigidos. - Se obtiene un agua que se puede evaporar en un sistema de cogeneración, sin sobrepasar los límites de emisiones a Ia atmósfera. - Se obtiene un agua con parámetros de potable para reintroducir en Ia línea de bebida de los animales.
- En Ia misma línea, se consigue un agua apta para su utilización en Ia industria. - Los gases de combustión se utilizan en Ia neutralización de Ia fase líquida, así como en Ia remineralización del agua de bebida para animales.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de Ia invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de Ia misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:
Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques del procedimiento de Ia invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
El efluente procedente de una instalación industrial (1 ) es conducido a Ia rejilla (2) de desbaste para eliminar restos de materiales sólidos de gran tamaño, incluyendo cadáveres de pequeños animales. Seguidamente, dicho efluente se homogeneiza en una balsa de agitación (3).
A continuación se dirige el efluente hacia un equipo desestercolador (4) que separa Ia fibra no digerida a partir de un determinado tamaño, dejando pasar el líquido con los sólidos de menor tamaño y materia coloidal a un depósito agitado (5), que homogeneiza el efluente junto con los materiales de desecho y flóculos conducidos hasta dicho depósito agitado (5) provenientes de otros elementos del procedimiento.
Del depósito agitado (5) se bombea dicho efluente hacia un reactor (6) donde se produce, bajo el control de un pHmetro (no mostrado), una coagulación básica y desinfección por medio de adición de hidróxido calcico y/o hidróxido sódico y/o sulfato magnésico, procedentes de un depósito básico (9) en el que se encuentran diluidos con agua procedente de recirculación procedente de una balsa de lixiviados (8).
Seguidamente se conduce el efluente hacia un espesador (7) de fangos, por medio de una tubería en Ia que se inyecta una sal de hierro, cuya dosificación depende de Ia composición del efluente. La sal de hierro procede de un depósito ubicado en un cubeto de seguridad dotado de bomba dosificadora, y dicha sal produce un pequeño descenso del pH, provocando una coagulación acida y floculación de Ia materia orgánica coloidal, eliminando sustancias de olor desagradable, como ácido sulfhídrico, entre otras. Esta etapa también está controlada por medio de un pHmetro (no representado).
En dicha tubería se inyecta opcionalmente un polielectrólito de tipo catiónico, aniónico o no iónico según Ia composición del efluente a tratar, preparado en una estación de preparación dotada de dosificador de producto, suministro de agua proveniente del tratamiento llevado a cabo en Ia planta por medio de Ia invención, así como uno o más compartimentos de agitación para lograr una buena maduración, y provisto de bomba dosificadora.
En el espesador (7) de fangos se mantiene el efluente durante un tiempo de estancia suficiente para producir una total desinfección, una coagulación y floculación efectiva y una degradación de los compuestos amoniacales no precipitados, para conseguir que el nitrógeno amoniacal pase a hidróxido amónico.
Junto con lodos y fangos, se forman espumas en el espesador (7) de fangos, dichas espumas se retiran por aspiración mediante un equipo provisto de turbina, procediendo a su minimización. El líquido y los lodos eventualmente contenidos en las espumas retornan al espesador (7) de fangos y las espumas residuales y flotantes se separan mediante barredora y se dirigen a un cono de deyección, enviándose posteriormente a Ia balsa (8) de lixiviados.
En Ia parte superior del espesador (7) rebosa un líquido clarificado de lodos y fangos hacia una corona desde donde se envían a Ia operación de neutralización, en tanque de neutralización (12), mientras que los lodos precipitados, se extraen mediante válvula de descarga y por medio de una bomba de lodos se envían a una primera centrifugación en un decánter
(10), en el cual se separan los lodos con un gran porcentaje de humedad, los cuales se introducen en un transportador (11 ) junto con el estiércol separado en el equipo desestercolador (4), que los envía a una era (30) impermeable, de los líquidos, que se recirculan en el espesador (7) de fangos y por rebose se conducen, según se indicó anteriormente, al tanque de neutralización (12) y los sobrenadantes se dirigen a Ia balsa de lixiviados (8), para su recirculación al depósito agitado (5), y a los separadores de grasas (13) anejos, separándose Ia grasa y espumas del agua que volverá al depósito básico (9) para lograr un agua tratada que se utiliza en Ia dilución de hidróxido calcico, según se comentó anteriormente.
De manera alternativa, en el caso de no disponer de equipo de cogeneración, desde el espesador de fangos (7) se conduce Ia fase líquida por rebose hasta una balsa de riego (15) si su destino fuera riego agrícola o limpieza de Ia instalación. Con los pasos descritos anteriormente, a partir de Ia coagulación básica y acida, se ha producido una separación de sólidos y líquidos.
Si se dispone de equipo de cogeneración, se continúa a un equipo de desamonización (16), que consta de depósito calorifugado (17) en el que hay situado un intercambiador de calor. La elevación de temperatura de Ia masa líquida mediante el intercambiador provoca una separación del hidróxido amónico y otros compuestos solubles volátiles. La energía térmica necesaria procede de placas solares térmicas o caldera autónoma.
El contenido sólido de dicho depósito calorifugado (17) se bombea y se hace caer en forma de lluvia desde el extremo superior del depósito calorifugado (17), que contiene un relleno biológico. En el tercio inferior del depósito calorifugado (17) se encuentra un equipo aireador, que está en contracorriente a Ia caída de agua, provocando que Ia corriente de aire producida elimine los componentes volátiles expulsándolos fuera del circuito, siendo depurados mediante un filtro de carbón activo situado en Ia salida superior y enviados los no adsorbidos al lavado de gases, además de conseguir disminuir Ia DQO con el aporte de aire realizado.
La fase líquida recogida en Ia base del mencionado depósito calorifugado (17) se bombea hacia el decantador estático (18), introduciéndose un venturi y una electroválvula en Ia conducción correspondiente, junto con Ia sonda de un pHmetro. Se realiza Ia neutralización de Ia fase líquida con el aporte de dióxido de carbono procedente de los gases de combustión de un motor de explosión de un generador, o de un sistema de cogeneración. El pHmetro controla Ia electroválvula para permitir o evitar el paso de dióxido de carbono en función del pH consignado. En el caso de que no funcione el motor, se aplicaría mediante bombona, depósito nodriza o se añadirían ácido fosfórico y derivados. En el caso de disponer solo de equipo generador, en Ia mencionada conducción se incorpora opcionalmente un polielectrolito y se introduce Ia fase líquida en el decantador estático (18), dónde permanecerá el tiempo de estancia adecuado para que se produzca Ia floculación y decantación de las sales que precipitan tras Ia neutralización del pH. Los elementos floculados y decantados como fangos se envían a través de una válvula en el extremo inferior del decantador estático (18), mediante una bomba de lodos hacia una segunda centrifugación en el espesador (7) de fangos. Los lodos obtenidos se envían a Ia era (30) y Ia fase líquida se reintroduce en el espesador (7), como ya se explicó anteriormente.
Por rebose del decantador estático (18), se conduce Ia fase líquida obtenida, que en este momento ya también es utilizable en labores de limpieza de Ia explotación, al sistema de filtros (19), que consta de filtro de anillas, posteriormente se bombea a través de un filtro de arena, a continuación por un filtro de arcillas y otros adsorbentes, que reducirán el amoniaco y algunas sales solubles, disminuyendo los valores de conductividad y DQO.
Por último, se bombea a través de un filtro de carbón activo, que reducirá Ia existencia de compuestos solubles causantes de malos olores y por tanto reducirá Ia DQO y Ia conductividad.
El efluente final es apto para riego (con pocos nutrientes ya), reutilización en labores de limpieza de Ia explotación o probable vertido a cauce público.
En el caso de disponer de un sistema de cogeneración (20) o equipos de generación térmica, se introduce un equipo de destilación (21 ) de una a cuatro etapas, con el fin de conseguir agua con destino a Ia reutilización en el circuito de bebida de los animales en explotaciones ganaderas o para reutilización en Ia propia industria. El sistema elegido para Ia destilación es el de un evaporador que funciona a través de cuatro etapas de evaporación con recirculación por termosifón.
Las condiciones de trabajo son a vacío sin termocompresión, ajustándose a los recursos energéticos disponibles procedentes de Ia cogeneración, aprovechando el vapor procedente de Ia caldera de recuperación de los gases de escape de los motores como fuente de alimentación para Ia destilación.
La instalación consta de cuatro evaporadores de haz tubular vertical con sus correspondientes separadores de gotas, equipos de precalentamiento, condensador final, equipos de ultrasonidos para funciones desincrustantes y equipos auxiliares.
El efluente es precalentado antes de pasar a Ia etapa de evaporación aprovechando algunas de las etapas del proceso:
1. Vapores de los efectos
2. Calor sensible de los condensados
Una vez precalentado el efluente, pasa al primer evaporador, que corresponde a Ia primera etapa de evaporación, que es calentado hasta el estado de líquido en ebullición por vapor procedente de Ia caldera de recuperación de cogeneración o caldera autónoma.
El líquido en ebullición pasa seguidamente al separador de gotas, donde se separan las fases de líquido y vapor. El líquido pasa a un primer ebullidor y es calentado por los propios vapores procedentes del primer evaporador, sirviendo los vapores producidos en un efecto para Ia calefacción del siguiente. Los vapores del último efecto son condensados parcialmente, utilizando como refrigerante el propio efluente de entrada, tras del cual se incluye un condensador que condensará totalmente el vapor, e incorporando después una bomba de vacío que se encargará de crear el gradiente de temperatura que permita calefactar cada efecto con los vapores del anterior.
Para Ia eliminación del amoniaco en el agua destilada se incluye una columna de destilación atmosférica con sus propios primer condensador y recuperador de calor.
La columna es calentada a través de un segundo ebullidor con vapor saturado procedente de las calderas (22) de recuperación de Ia instalación de cogeneración, o de una caldera autónoma en el caso de que no trabajen o no existan generadores. El agua destilada procedente de Ia planta de evaporación pasa por el recuperador de calor antes de introducirse en Ia columna, de esta forma se calienta con los propios vapores producto de Ia destilación. Los vapores de Ia columna son condensados mediante un segundo condensador.
De esta forma, parte del amoniaco es expulsado al exterior en estado gaseoso, o bien se recoge mediante un primer depurador (23) tipo scrubber como agua amoniacal concentrada o sobre un cristalizador de sulfato amónico y el agua con amoniaco disuelto es reintroducida en Ia columna. El agua libre de amoniaco es extraída de Ia columna por su base.
Para tratar los sólidos, esto es, los fangos procedentes de las decantaciones y de Ia separación de sólidos, e incluso permitir Ia eliminación por medio del procedimiento de Ia invención, los cadáveres que se generan en las explotaciones agropecuarias, se dispone un horno de carbonización
(24), provisto de una picadora (25) en el caso de que se deseen eliminar cadáveres, que posee una fuente de calor autónoma o procedente del equipo de cogeneración.
La materia orgánica se introduce, previo primer centrifugado en el decánter (10), en un transportador (11 ) de palas o en cinta transportadora que sacará de Ia planta Ia fase sólida hasta deposición en Ia era (30) impermeable controlada. El transportador (11 ) contiene un sistema de tubos con agua caliente procedente del sistema de cogeneración (20) o se calienta mediante los gases procedentes de Ia combustión del motor de explosión. El intercambio de calor se favorece mediante Ia instalación de un conducto central por el que circula agua y aire caliente a Io largo de todo el trayecto del transportador de sólidos hasta depositarlo Ia era (30), reduciendo el nivel de humedad a un máximo del 15%. Las escorrentías probables que se puedan producir se recogen en una balsa de escorrentía (27) y se recirculan al depósito agitado (5).
La materia orgánica seca obtenida se introduce en el horno de carbonización (24). El calor inicial necesario se obtiene por aporte externo autónomo o procedente de Ia combustión de motores de explosión en un sistema de cogeneración. Posteriormente Ia reacción es exotérmica y no necesita más energía térmica. Se produce Ia destilación de volátiles que se recogen, compuestos mayoritariamente por aguas amoniacales; también se producen alquitranes como productos de destilación, que se almacenan para su uso como combustible y el resto de gases se conduce al depurador (23). Una vez conseguida Ia carbonización, se deja enfriar hasta que no haya peligro de combustión al contacto con el aire. Posteriormente se extrae el carbón obtenido. Estas operaciones pueden realizarse en horno continuo o discontinuo.
Este carbón se puede activar mediante vapor de agua obtenido en Ia propia planta con el agua obtenida evaporada en un sistema de cogeneración o mediante sistema autónomo en el caso de que no estuviera instalado un sistema de este tipo. Este carbón se puede utilizar en Ia propia planta para filtración y después regenerarse a través del secadero y horno carbonizador, o comercializarse con dichas especificaciones.
En el caso de no ser necesario activarlo, su destino puede ser el de biomasa en una turbina, o el de sustrato para cultivos intensivos sin suelo, ya que posee nutrientes, está desinfectado con ausencia total de microorganismos patógenos y con gran capacidad de retención de agua, además de poseer unas aptitudes extraordinarias para el intercambio de cationes con las raíces y con capacidad de aireación. Este sustrato, una vez agotado, en lugar de desinfectarlo, se sustituye por nuevas producciones y el antiguo se reintroduce en el sistema o se destina a una turbina de biomasa.
Este producto obtenido, es susceptible a su vez de ser utilizado como sustrato de jardinería urbana en edificios por su baja densidad y por tanto su baja carga másica. Por Ia misma razón es conveniente como material aislante en forjados, terrazas y azoteas.
El procedimiento se completa mediante el lavado de gases con un equipo de lavado de gases consistente en segundos depuradores (29) tipo scrubbers, uno para lavado ácido y otro para lavado básico.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando ello no suponga una alteración a Ia esencia del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria se tomarán siempre con un carácter amplio y no limitativo.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Procedimiento de tratamiento y depuración integral de efluentes que contienen materia orgánica y/o inorgánica de una instalación (1 ) y reaprovechamiento de dichos efluentes depurados en Ia misma instalación
(1 ), donde se realiza el desbaste y homogeneización del efluente, así como su mezcla con flóculos obtenidos posteriormente durante el procedimiento; una elevación del pH, provocando una coagulación básica y desinfección; una etapa de coagulación acida, donde se adecúa el pH a las necesidades del tratamiento mediante Ia adición de un aditivo ácido, donde se flocula Ia materia orgánica coloidal; caracterizado porque tras Ia coagulación acida se efectúan las siguientes etapas: separación de sólidos y líquidos; decantación de Ia fase líquida; primera centrifugación en un decánter (10); neutralización del pH, floculación y nueva decantación; segunda centrifugación en un espesador (7) de fangos; filtrado mediante un sistema de filtros (19) sucesivos de anillas, arena, arcilla y carbón activo; destilación de Ia fase líquida en sistema de cuatro etapas, obteniéndose agua destilada, con o sin sistema de cogeneración; separación de volátiles mediante aireación y lavado de gases; secado de los fangos generados y carbonizado de los fangos.
2. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque incluye Ia etapa adicional de añadir previamente a Ia primera y/o segunda decantación un polielectrolito para cooperar en Ia floculación.
3. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque Ia elevación de Ia temperatura de Ia fase líquida se realiza mediante Ia conducción de Ia fase líquida decantada a un depósito calorifugado (17) y provisto de un intercambiador de calor.
4. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque el calor aportado para Ia elevación de Ia temperatura de Ia fase líquida procede de los gases generados por el funcionamiento de un motor de explosión o de un sistema de cogeneración (20).
5. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque el agua destilada se emplea para Ia dilución de aditivos y su introducción en el circuito de bebida o en caso de excedentes, vertido a cauce público, o reutilización.
6. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque Ia neutralización del pH se realiza mediante el dióxido de carbono generado en un motor de explosión autónomo o por un sistema de cogeneración (20).
7. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque Ia neutralización del pH se realiza mediante Ia adición de ácido fosfórico.
8. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque adicionalmente incluye las etapas de centrifugado y secado de los fangos generados en las decantaciones, junto con otro tipo de materia orgánica y cadáveres de una explotación, tras su molturación en una picadora (25).
9. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque en Ia fase de separación de sólidos y líquidos, se extraen los vertidos mediante una bomba de extracción desde el espesador (7) de fangos, hasta un equipo separador de sólidos.
10. Procedimiento según reivindicación 8 caracterizado porque el centrifugado de los lodos se realiza en un decánter (10), reduciendo Ia humedad de dichos lodos hasta un máximo del 15%, para su posterior secado en los equipos de secado y su carbonización, reutilizando el líquido obtenido para las labores de limpieza de Ia granja, en las diluciones de aditivos y/o introduciéndolo en el circuito de bebida de los animales, previa destilación y recirculando sus concentrados al reactor.
11. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque Ia aireación para Ia separación de volátiles se realiza en un depósito calorifugado (17) provisto de relleno biológico y con un aireador, cayendo el líquido desde Ia parte superior de dicho depósito calorifugado (17) en forma de ducha y reduciendo el aire Ia DQO, separándose los componentes volátiles, que se filtran en un sistema de filtros (19) de gases para su posterior lavado.
12. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque el secado puede producirse en el interior del transportador (11 ) mediante Ia incorporación de conductos por los que circula agua y aire caliente, hasta su deposición en un estercolero (26) habilitado.
13. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque Ia carbonización para obtener carbón de los restos de materia orgánica obtenida tras el secado de los lodos se realiza mediante un horno de carbonización (24).
14. Procedimiento según reivindicación 13, caracterizado porque el carbón obtenido se activa mediante vapor de agua obtenido en Ia misma instalación (1 ), tanto directamente, como en Ia fase de secado o carbonizado.
15. Procedimiento de tratamiento y depuración integrales de efluentes que contienen materia orgánica y/o inorgánica que comprende el desbaste y homogeneización del efluente y separación de sólidos gruesos, su mezcla con flóculos obtenidos posteriormente durante el proceso; elevación del pH mediante Ia adición de un aditivo básico, provocando una coagulación básica y una desinfección; una coagulación acida mediante Ia adición de una sal de hierro; decantación de Ia fase líquida; tratamiento en espesador de fangos (7); primera centrifugación; neutralización del pH; floculación y nueva decantación; segunda centrifugación; filtrado mediante sistema de filtros (19), elevación de Ia temperatura de Ia fase líquida; destilación de dicha fase líquida; separación de volátiles mediante aireación y lavado de gases; secado de los fangos generados y carbonizado de los fangos.
16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 15, caracterizado porque se retira amoníaco en Ia fase de separación de volátiles y se obtiene un agua amoniacal con destino a su uso como material de limpieza, desinfección o fertilizante.
17. Procedimiento según reivindicación 1 , caracterizado porque se reduce el dióxido de carbono generado en Ia combustión al utilizarlo como elemento neutralizador y remineralizante de agua de bebida para ganado.
18. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 15, caracterizado porque su producto es un estiércol carbonizado utilizable como sustrato, material filtrante, aislante y/o biomasa.
19. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 15, caracterizado porque los lodos generados se utilizan como aditivo de materiales de construcción.
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