WO2013007847A1 - Sistema de tratamiento de purines mediante electrocoagulación y electroxidación - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a slurry disposal system with use of the resulting water, whose obvious purpose is to perform a treatment of the slurries generated in pig farms and achieve the removal of impurities, to convert the original slurry into a fertilizer or fertilizer for the lands and to be able to take advantage of the resulting water, through appropriate equipment, for irrigation, cleaning and dumping.
- slurries are the mixture of feces, urine and washing water of the boxes or cochiqueras that are used in pig farms, being mandatory the existence of a slurry raft, to which they are channeled from the different points at which they are generated, so that the capacity of the raft will be adequate depending on the number of animals on the farm, to carry out a periodic emptying sufficiently distant in time.
- fertilizers are obtained by means of which the fields are sprayed with the collaboration of a cistern carried by a tractor, which requires a large amount of soil to conveniently dose the slurry, also forcing This floor is available at the moment in which the emptying of the raft must be done.
- the system that is recommended is based on a process of treatment of slurry, starting the treatment with the pumping of slurry from the corresponding storage raft of the farm itself, constantly under stirring by means of an agitator to keep the homogenate slurry leading to a separator solid-liquid press filter, obtaining a solid with 25-35% humidity and an effluent with particles between 0.5-0.2 mm, according to sieve, the solid obtained around 10% is used as a component in manufacturing of compost and solid fertilizers, being sent to a solids storage area, finally carrying out with those solids a drying phase if necessary, being able to perform said drying naturally outdoors or by forced air (aerobic method).
- the liquid slurry obtained in the separator is subjected to a physical-chemical coagulation-flocculation process - by means of a DAF flotation device, where the floats obtained are floated to the surface by means of micro bubbles of dissolved air.
- the sludge formed by a mobile scraper system is removed from the tank.
- the synthetic coagulant is injected at the entrance of the DAF equipment into a purin / coagulant mixer for continuous and homogeneous mixing of the slurry with the coagulant. Said coagulant does not modify neither PH nor the chloride content of the final result.
- the duly coagulated effluent passes to the flocculation reactor where the flocculant is dosed (cationic acrylamide copolymer in aqueous dispersion) cationic type of low ionicity and high molecular weight.
- the flocculant is dosed (cationic acrylamide copolymer in aqueous dispersion) cationic type of low ionicity and high molecular weight.
- this reactor it is slowly stirred at low revolutions for the formation of the flocculation and taken to the flotation tank by dissolved air, where a clarified and a sludge is obtained, this sludge is transferred to a press filter for dehydration, being mixed with the solids obtained in the solid-liquid separation process.
- the effluent obtained in the DAF tank is passed through an electrocoagulation equipment, this equipment comprising three distinct parts, one corresponding to what is called a head, formed by an anode and a cathode, another corresponding to a sludge separation system , and another corresponding to a flocculant dosing system, so that the effluent is passed between the anode and the cathode of the electrocoagulation equipment, producing electrolysis of the same being collected at the bottom of the equipment by means of a funnel conical.
- an electrocoagulation equipment comprising three distinct parts, one corresponding to what is called a head, formed by an anode and a cathode, another corresponding to a sludge separation system , and another corresponding to a flocculant dosing system, so that the effluent is passed between the anode and the cathode of the electrocoagulation equipment, producing electrolysis of the same being collected at the bottom of the equipment by means of a funnel conical.
- the treated water flows to the sludge separation system, where it is stored in a treated water tank and the separation between floating sludge, precipitated sludge and clarified water is performed, the floating sludge being removed by overflow and taken to the previously existing press filter. , while the precipitated sludge is emptied, by means of an automatic valve installed at the bottom of the tank and the treated water, it is automatically extracted by means of an electronic level control.
- This fluid is subjected to a following electro-oxidation process, increasing the pH with caustic soda.
- the ammonium that the water carries is converted into ammonia, producing oxidation by the corresponding catalytic anodes, and whose oxidation is achieved based on hydrogen peroxide, ozone, hypochlorites and hydroxides.
- the ammoniacal nitrogen is converted into nitrogen gas and soluble organic matter with release of CO 2 , the liquid being sent to a zeolite and activated carbon filter, in which the color cleaning occurs, passing the liquid to be colorless
- Said water obtained is a transparent liquid, odorless and suitable for any use.
- the slurries are pumped to a separator or filter press (1) of solid and liquid, obtaining by a solid part that is sent to a storage tank (2) of solids.
- a separator or filter press (1) of solid and liquid obtaining by a solid part that is sent to a storage tank (2) of solids.
- These solids (2) stored in the corresponding deposit can be used, after drying either outdoors or by artificial processes, for fertilizers and land fertilizers while the liquid is sent to a flotation-flocculation tank (3), where a flocculation process takes place, with the addition of the respective flocculant through the corresponding dispenser (8).
- the action of this flocculant causes a precipitation of sludge in suspension to be generated, these being separated from the liquid and taken to the press filter to be pressed, and the sludge taken to the storage area thereof.
- the effluent obtained is conducted to an electrocoagulation equipment (4) in which a head formed by an anode and a cathode, a sludge separation system, and a coagulant dosing system is established, taking place a water electrolysis.
- This electrolysis of metals and solid parts in suspension produces sludges that are in suspension and that are taken to the press filter, (1), where the pressing and drying of the sludge obtained in the electro coagulation process is carried out, being those sludge mixed with the solids obtained in the solid-liquid separation process.
- the liquid obtained from the electrolysis process is collected in the lower part of said block or electrocoagulation equipment (4) the treated water is passed to a reservoir (5) the precipitated sludges of the electrocoagulation machine are purged, this water can be used as a fertilizer, since it is a completely sanitized component, without odor, and with a very important reduction of organic matter.
- the resulting fluid or water treated in the manner described above is passed through an electro-oxidation step (6), increasing the pH, to obtain the oxidation of ammonium for conversion into ammonia, such that after this oxidation the ammoniacal nitrogen is converted into nitrogen gas and soluble organic matter with release of CO 2 , the liquid being finally sent to a filtration phase (7) of zeolite-activated carbon, to produce the color cleaning of the liquid, to subsequently be subjected to a reverse osmosis phase (9) to separate salts and other impurities from the liquid, with respect to the completely clean water.
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Abstract
El sistema se basa en bombear el purín procedente de las convencionales balsas de almacenamiento de las instalaciones o granjas de porcino, hacia un separador de sólidos-líquidos, obteniéndose por una parte sólido que puede utilizarse como abono fertilizante, y una fase liquida que es sometida a un proceso de floculación, donde los lodos obtenidos en este proceso se hacen pasar por un filtro-prensa y el liquido es llevado a un equipo de electrocoagulación, donde se produce la electrolisis del agua, dentro del mismo equipo se produce la separación de fangos flotantes, fangos precipitados y el agua clarificada. Esta agua es apta para riego ya que contiene su fertilizante natural incluido, los fangos flotantes son llevados al filtro prensa, y el agua clarificada que no se utilice para riego es llevada a un deposito para su mejor tratamiento en la fase posterior. El fluido se somete a un proceso de electro-oxidación, filtraje y finalmente a un proceso de ósmosis para separar las sales y resto de impurezas respecto del agua y así obtener un líquido totalmente limpio.
Description
SISTEMA DE TRATAMIENTO DE PURINES MEDIANTE ELECTROCOAGULACION Y ELECTRQXIDACIQN
D E S C R I P C I O N
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un sistema de eliminación de purines con aprovechamiento del agua resultante, cuya evidente finalidad es la de realizar un tratamiento de los purines generados en las granjas de porcinos y conseguir la eliminación de las impurezas, para convertir el purín original en un abono o fertilizante para las tierras y poder aprovechar el agua resultante, mediante equipos apropiados, para riego, limpieza y vertido.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, los purines son la mezcla de heces, orines y del agua de lavado de los boxes o cochiqueras que se utilizan en granjas de porcinos, siendo obligatoria la existencia de una balsa de purines, hasta la que son canalizados éstos desde los diferentes puntos en los que se generan, de manera que la capacidad de la balsa será la adecuada en función del número de animales de la granja, para efectuar un vaciado periódico suficientemente distanciado en el tiempo.
En el tratamiento y eliminación de purines se consigue obtener abonos mediante los que se rocían los campos con la colaboración de una cisterna arrastrada por un tractor, lo que obliga a disponer de gran cantidad de suelo para dosificar convenientemente el purín, obligando además a que
dicho suelo esté disponible en el momento en el que hay que hacer el vaciado de la balsa.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema que se preconiza se basa en un proceso de tratamiento de purines, iniciándose el tratamiento con el bombeo de los purines desde la correspondiente balsa de almacenamiento de la propia granja, constantemente en agitación mediante un agitador para mantener el purín homogeneizado conduciéndolo hasta un separador filtro prensa de sólidos-líquidos, obteniéndose un sólido con un 25-35% de humedad y un efluente con partículas entre 0,5-0,2 mm, según tamiz, el sólido obtenido entorno al 10% es utilizado como componente en la fabricación de compost y abonos solidos, enviándose a una zona de almacenaje de sólidos, efectuándose finalmente con esos sólidos una fase de secado en caso de que fuera preciso, pudiéndose realizar dicho secado de forma natural al aire libre o mediante aire forzado (método aerobico).
Por su parte, el purín líquido obtenido en el separador, es sometido a un proceso físico-quimico de coagulación-floculación - mediante un equipo de flotación DAF , donde por medio de micro burbujas de aire disuelto se hacen flotar los flóculos obtenidos a la superficie del tanque siendo retirados los lodos formados mediante un sistema de rasquetas móviles. En dicho proceso de coagulación-floculación - se inyecta a la entrada del equipo DAF el coagulante sintético en un mezclador purin/coagulante para la mezcla continua y homogénea del purín con el coagulante. Dicho coagulante no modifica ni PH, ni el contenido en cloruros del resultado final.
El efluente debidamente coagulado pasa al reactor de floculación donde se dosifica el floculante (copolimero cationico de acrilamida en
dispersión acuosa) tipo cationico de baja ionicidad y con peso molecular alto. En este reactor es agitado lentamente a bajas revoluciones para la formación de los floculos y conducido al tanque de flotación por aire disuelto, donde se obtiene un clarificado y un lodo, este lodo es trasvasado a un filtro prensa para su deshidratacion, siendo mezclados con los sólidos obtenidos en el proceso de separación sólido-líquido.
El efluente obtenido en el tanque DAF se hace pasar por un equipo de electrocoagulación, comprendiendo este equipo tres partes bien diferenciadas, una correspondiente a lo que se denomina cabezal, formado por un ánodo y un cátodo, otra correspondiente a un sistema de separación de fangos, y otra correspondiente a un sistema de dosificación de floculante, de manera que entre el ánodo y el cátodo del equipo de electrocoagulación se hace pasar el efluente produciéndose a su paso la electrólisis del mismo siendo ésta recogida en la parte inferior del equipo mediante un embudo cónico.
El agua tratada fluye hacia el sistema de separación de fangos, donde se almacena en un depósito de agua tratada y se realiza la separación entre fangos flotantes, fangos precipitados y agua clarificada, siendo los fangos flotantes retirados por rebose y conducidos al filtro prensa existente anteriormente, mientras que los fangos precipitados son vaciados, mediante una válvula automática instalada en el fondo del depósito y el agua tratada, se extrae automáticamente mediante un control de nivel electrónico.
Mediante el tratamiento electroquímico, en el que mediante una corriente eléctrica que atraviesa el fluido a tratar y con la colaboración de un ánodo de sacrificio, se generan compuestos químicos que separan o reducen o eliminan muy notablemente los sólidos, DQO ,nitrógeno, fosforo, metales pesados, etc ..
En este punto de tratamiento del purín, se obtiene agua apta para limpieza o uso como fertilizante liquido, con los siguientes valores:
- Reducción ±90% del nitrógeno total.
- Reducción del fósforo, superior al 99%.
- Reducción de metales pesados, superior al 99%.
- Eliminación de virus, bacterias, parásitos, ecoli, legionela, etc. - Eliminación de pesticidas y fitosanitarios.
- Eliminación de materia orgánica, olor, color, sólidos.
Este fluido es sometido a un siguiente proceso de electro- oxidación, aumentándose el pH con sosa cáustica.
En el citado proceso de electro-oxidación, el amonio que conlleva el agua se convierte en amoniaco, produciéndose oxidación por parte de los correspondientes ánodos catalíticos, y cuya oxidación se consigue en base a peróxido de hidrógeno, ozono, hipocloritos e hidróxidos.
Tras la oxidación, el nitrógeno amoniacal es convertido en nitrógeno gas y la materia orgánica soluble con desprendimiento de CO2, siendo el líquido enviado a un filtro de zeolita y carbón activo, en el que se produce la limpieza del color, pasando el líquido a ser incoloro.
Por último, dicho líquido sin color es sometido a un proceso de osmosis inversa, obteniéndose por una parte las sales y el resto de impurezas que lleva al líquido, y por otra parte se obtiene agua totalmente limpia, y en donde el análisis resultante de ésta da como resultado lo siguiente:
- Sólidos en suspensión 9 mg/1
- Materiales sedimentables 10 ml/1
- Sólidos gruesos ausentes
- DQO 82,0 mg/1
- Conductividad 1.500 μ8/αη a 20°C
- Color ausente
- Cromo III ausente
- Cromo IV ausente
- Níquel ausente
- Plomo ausente
- Cobre 0,28 mg/1
- Zinc 2,5 mg/1
- Sulfates 182 mg/1
- Fósforo total > 2 mg/1
- Nitrógeno amoniacal 20 mg/1
- Nitrógeno nítrico 15 mg/1
- Aceites y grasas ausentes
- Detergentes ausentes
Dicha agua obtenida es un líquido trasparente, inodoro y apto para cualquier uso.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un único dibujo en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
En la figura única mostrada en la hoja de planos referida, se representa el esquema correspondiente a un diagrama de bloques de las distintas fases del proceso de tratamiento y eliminación de purines objeto de la invención.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se puede ver en la figura referida, desde la correspondiente balsa de purines con que al efecto debe contar la instalación o granja de animales porcinos, los purines son bombeados a un separador o filtro prensa (1) de sólido y líquido, obteniendo por una parte sólido que es enviado a un depósito de almacenamiento (2) de sólidos. Estos sólidos (2) almacenados en el depósito correspondiente, pueden ser utilizados, tras su secado bien al aire libre o mediante procesos artificiales, para abonos y fertilizantes de tierras mientras que el líquido es enviado a un tanque de flotación - floculación (3), donde tiene lugar un proceso de floculación, con la adicción del floculante respectivo a través del correspondiente dosificador (8). La acción de este floculante hace que se genere una precipitación de lodos en suspensión, siendo estos separados del líquido y llevados al filtro prensa para que sean prensados, y los lodos llevados a la zona de almacenaje de los mismos.
El efluente obtenido es conducido a un equipo de electrocoagulación (4) en el que se establece un cabezal formado por un ánodo y un cátodo, un sistema de separación de fangos, y un sistema de dosificación de coagulante, teniendo lugar una electrólisis del agua. Esta
electrólisis de los metales y las partes solidas en suspensión produce unos lodos que están en suspensión y que son llevados al filtro prensa, (1), donde se realiza precisamente el prensado y el secado de los lodos obtenidos en el proceso de electro coagulación siendo esos lodos mezclados con los sólidos obtenidos en el proceso de separación sólido-líquido.
El líquido obtenido del proceso de electrólisis es recogido en la parte inferior de dicho bloque o equipo de electrocoagulación (4) el agua tratada se hace pasar a un depósito (5) los fangos precipitados de la maquina de electrocoagulación son purgados, esta agua puede utilizarse como fertilizante, puesto que resulta un componente totalmente higienizado, sin olor, y con una reducción muy importante de materia orgánica.
Por último, el fluido resultante o agua tratada de la manera anteriormente descrita, se hace pasar a través de una etapa de electro- oxidación (6), aumentando el pH, para obtener la oxidación del amonio para su conversión en amoniaco, de manera tal que después de esa oxidación el nitrógeno amoniacal se convierte en nitrógeno gas y la materia orgánica soluble con desprendimiento de CO2, siendo el líquido enviado finalmente a una fase de filtrado (7) de zeolita-carbón activo, para producir la limpieza del color del líquido, para posteriormente ser sometido a una fase de osmosis inversa (9) para separar las sales y el resto de impurezas del líquido, respecto del agua totalmente limpia.
Claims
R E I V I N D I C A C I O N E S
Ia.- Sistema de tratamiento de purines mediante electrocoagulación y electroxidacion, que partiendo de compuesto de purines almacenados en las correspondientes balsas establecidas al efecto en las instalaciones o granjas de porcinos, se caracteriza porque desde dicha balsa el purín es bombeado a un separador sólidos-líquidos o filtro prensa (1), en el que los sólidos que son enviados a un recipiente de almacenaje (2) para secado de los mismos al aire libre o de forma artificial para obtener abonos fertilizantes para las tierras, mientras que los líquidos son enviados a un tanque de flotación-fio culación (3), tanque en el que se generan uno lodos que son enviados al filtro-prensa (1), a partir del cual son mezclados con los sólidos procedentes del depósito de almacenaje (2), mientras que la materia líquida se hace pasar por un equipo de electrocoagulación (4) para la separación de los fangos flotantes, de los fangos precipitados y el agua clarificada que se hace pasar a un depósito (5), siendo los fangos flotantes trasvasados por decantación y traspasados al filtro prensa (1), mientras que los fangos precipitados son purgados, y el agua tratada pasa a un proceso en donde se añade sosa caustica para aumentar el pH, para pasar a una etapa de electro-oxidación (6) y producirse la oxidación mediante fuertes oxidantes, de manera que el nitrógeno amoniacal obtenido en la oxidación es convertido en nitrógeno gas y la materia orgánica soluble con desprendimiento de CO2, siendo el líquido resultante enviado a un filtro de zeolita y carbón activo (7), para finalmente someterlo a un proceso de osmosis inversa (9) para separación de las sales e impurezas respecto del agua tratada y limpia.
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