Aparato y método para deshidratación de lodos a alta velocidad.

Un difusor (46) para el suministro de una corriente de lodo floculado a una criba de rastreo, que comprende un conducto dispuesto verticalmente que se eleva desde una base

(126) que tiene una entrada (136) para la corriente de lodo floculado hasta una parte superior (130) donde la corriente de lodo floculado se suministra a la criba de rastreo, teniendo dicho conducto un área de sección horizontal que permanece constante o se incrementa desde dicha base (126) a dicha parte superior (130), y una relación de aspecto en una sección horizontal que se incrementa desde dicha base (126) a dicha parte superior (130), en el que dicha base (126) tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 1:1 a 4:1, y dicha parte superior (130) tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 40:1 a 100:1, siendo la relación de las áreas de la sección horizontal en la parte superior (130) y la base (126) de 1:1 a 3:1.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2001/001996.

Solicitante: GENESIS FLUID SOLUTIONS LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: P.O. BOX 742 WOODWARD, OK 73802 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HODGES,MICHAEL KENT, CAMPBELL,LARRY D.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/52 (por floculación o precipitación de las impurezas en suspensión)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D21/00 (Separación por sedimentación de partículas sólidas en suspensión en líquidos (sedimentación diferencial B03D 3/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento de los fangos; Dispositivos a este efecto > C02F11/14 (con adición de productos químicos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D29/00 (Otros filtros con elementos filtrantes estacionarios durante la filtración, p. ej. filtros de aspiración o de presión, o sus elementos filtrantes B01D 24/00 - B01D 27/00;   Filtrado de estos elementos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento de los fangos; Dispositivos a este efecto > C02F11/12 (por deshidratación, secado o espesamiento)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimientos de filtración (procedimientos especialmente... > B01D37/03 (utilizando agentes de floculación)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Separación por sedimentación de partículas sólidas... > B01D21/30 (Dispositivos de control)

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Fragmento de la descripción:

Aparato y método para deshidratación de lodos a alta velocidad La presente invención se refiere a mejoras en las técnicas de deshidratación de lodos, particularmente de lodos resultantes de "residuos de dragado".

El desechado de los residuos de dragado presenta un problema significativo para los contratistas de dragados. El fango dragado está suspendido en agua en la forma de un lodo. Dichos lodos pueden crear problemas de recuperación serios si se descargan directamente en lagunas de almacenamiento o depósitos de decantación. En consecuencia, existe una necesidad en deshidratar de modo eficiente y recuperar los materiales sólidos de estos lodos. La presente invención proporciona un medio rápido y eficiente para la separación del agua de los sólidos, reduciendo volúmenes de ese modo económicamente e introduciendo de ese modo una opción atractiva para la recuperación, reutilización o desechado de sedimentos.

Las dragadoras hidráulicas son dispositivos de excavación efectivos para la retirada de una amplia variedad de sedimentos de vías de agua naturales o artificiales. Las dragadoras pueden remover los sedimentos que se clasifican como sedimentos contaminados o peligrosos así como sedimentos no peligrosos. Los sedimentos pueden comprender residuos tales como arena, grava, arcilla, cienos, materia orgánica o cualquier combinación de los mismos. Normalmente, la fracción más fina de los sólidos, incluyendo arcillas, cienos y materias orgánicas, contribuyen al mayor volumen y esta fracción es también la más difícil de recuperar. Todos los materiales excavados de una vía de agua en un proceso de dragado hidráulico se deben retirar a un lugar de desechado. Tradicionalmente, estos lugares incluyen balsas de decantación diseñadas específicamente para adaptarse a las características de decantación lenta de las más finas de las partículas de material. Estas "lagunas de fangos" suponen una carga para la comunidad inmediata en varias formas. Ocupan áreas significativas de tierra y son generalmente desagradables para los vecinos debido a los olores nocivos emitidos durante el lento proceso de secado de los sedimentos hidratados.

En un intento de resolver los problemas asociados con dichas balsas de decantación tradicionales, se introdujeron los sistemas de deshidratación de lodos de dragado. Estos sistemas de deshidratación se usan para separar los sólidos de dragado del agua de modo que se puedan reciclar o desechar los sólidos. Los sistemas comprenden normalmente conjuntos de cribado, hidrociclones, centrifugadoras, prensas de cinta y depósitos de clarificación. La mayor parte de estos sistemas funcionan como procesos de "tratamiento por lotes", que pueden aceptar solo cantidades definidas de residuos de dragado a intervalos separados. Estos residuos de dragado se bombean primero a un depósito de mantenimiento, a continuación, mientras el dragado se posa de modo inactivo, el lodo se bombea y trata lentamente por cada aparato en turnos, hasta que se puede volver a llenar el depósito de mantenimiento. Las velocidades de procesamiento de los componentes individuales del equipo del sistema de deshidratación limitan por ello la tasa de rendimiento de la operación de dragado. Las ineficacias asociadas con dichos sistemas por lotes sirven para elevar los costes de la operación.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.656.174 describe un sistema de deshidratación que es capaz de un funcionamiento continuo. El sistema emplea una serie de cribas de filtrado, y adicionalmente dispositivos de separación adicionales tales como hidrociclones, seguidos por la adición de un agente floculante para aglomerar los sólidos finos. El material floculado se filtra entonces mediante el paso sobre un conjunto de criba de rastreo que tienen dos cribas soportadas por un bastidor con forma de A. Aunque se pueden conseguir rendimientos del sistema relativamente altos (por ejemplo 0, 073 metros cúbicos por segundo [m3s-1] [1200 gal US/min]) , el sistema descrito tiene un cierto número de inconvenientes. No hay medio de ajustar la adición del agente floculante en respuesta a las variaciones tanto en el caudal como en la densidad de la pulpa del lodo. Por ello, podría no añadirse consistentemente una cantidad óptima de agente floculante. Cuando el material floculado se añade a las cribas de rastreo con forma de A, puede tener lugar una decantación local de los floculados, creando "bancos de barro" dentro del aparato. Dichos bancos de barro dan como resultado un suministro irregular del material a la criba, con el consecuente uso ineficiente del área superficial completa. En casos extremos, puede producirse un atascamiento de las cribas para llegar a quedar inoperantes. El documento US5938936 describe un método para la deshidratación de materiales floculados que usa un difusor. Se hace referencia también a los documentos US4612123, US4022691 y GB1470681.

La presente invención proporciona un sistema de deshidratación que es capaz de caudales más altos, es más fácil de operar, y en el que se alivian las desventajas anteriormente mencionadas. Aunque el método y aparato de la presente invención están particularmente adaptados para el tratamiento de la descarga de dragadoras hidráulicas, también se puede usar, con las modificaciones que sean necesarias, para deshidratar fangos de diversos orígenes.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de deshidratación de una corriente de lodo, que comprende las etapas de:

(a) determinación constante o continua de uno o más parámetros;

(b) adición de un agente floculante a la corriente de lodo en respuesta al parámetro o parámetros determinados;

(c) mezcla del agente floculante con el lodo, para poder tener una corriente de lodo floculado;

(d) suministro del lodo floculado a través de un difusor sobre una criba de rastreo; y

(e) filtrado del lodo floculado a través de la criba de rastreo para poder tener sólidos y un filtrado; en el que los parámetros son: el caudal del lodo; la densidad de la pulpa del lodo; y la densidad de pulpa del filtrado, y en el que el difusor comprende un conducto dispuesto verticalmente que se eleva desde una base que tiene la entrada para la corriente del lodo floculado hacia una parte superior en donde la corriente de lodo floculado se suministra a la criba de rastreo, teniendo dicho conducto un área de sección horizontal que permanece constante o se incrementa desde dicha base a dicha parte superior, y una relación de aspecto en una sección horizontal que se incrementa desde dicha base a dicha parte superior, en el que dicha base de dicho difusor tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 1:1 a 4:1, y dicha parte superior de dicho difusor tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 40:1 a 100:1, siendo la relación de las áreas de la sección horizontal en la parte superior y la base de 1:1 a 3:1.

En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un difusor para el suministro de una corriente de lodo floculado a una criba de rastreo, que comprende un conducto dispuesto verticalmente que se eleva desde una base que tiene una entrada para la corriente de lodo floculado hasta una parte superior en donde la corriente de lodo floculado se suministra a la criba de rastreo, teniendo dicho conducto un área de sección horizontal que permanece constante o se incrementa desde dicha base a dicha parte superior, y una relación de aspecto en una sección horizontal que se incrementa desde dicha base a dicha parte superior, en el que dicha base tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 1:1 a 4:1, y dicha parte superior tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 40:1 a 100:1, siendo la relación de las áreas de la sección horizontal en la parte superior y la base de 1:1... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un difusor (46) para el suministro de una corriente de lodo floculado a una criba de rastreo, que comprende un conducto dispuesto verticalmente que se eleva desde una base (126) que tiene una entrada (136) para la corriente 5 de lodo floculado hasta una parte superior (130) donde la corriente de lodo floculado se suministra a la criba de rastreo, teniendo dicho conducto un área de sección horizontal que permanece constante o se incrementa desde dicha base (126) a dicha parte superior (130) , y una relación de aspecto en una sección horizontal que se incrementa desde dicha base (126) a dicha parte superior (130) , en el que dicha base (126) tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 1:1 a 4:1, y dicha parte superior (130) tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 40:1 a 100:1, siendo la relación de las áreas de la sección horizontal en la parte superior (130) y la base (126) de 1:1 a 3:1.

2. Un difusor (46) de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene en general forma de abanico y que, en un alzado frontal, se eleva desde una base (126) , a través de una parte media triangular (128) , hasta una parte superior (130) 15 que es más ancha que la base (126) y, en un alzado lateral, se ahusa desde una base (126) a una parte superior (130) más estrecha.

3. Un difusor (46) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la base (126) y la parte superior (130) , tanto en el alzado frontal como en el alzado lateral, son rectangulares. 20

4. Un difusor (46) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la entrada (136) para la corriente de lodo floculado es transversal al conducto.

5. Un difusor (46) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente rebordes (142) dispuestos en

paralelo a y por debajo del cerco (138) de la parte frontal y posterior de la parte superior (130) del difusor, que se extienden hacia abajo en un ángulo de desde 30 a 60º desde la horizontal.

6. Un método de deshidratación de una corriente de lodo, que comprende las etapas de:

(a) determinación constante o continua de uno o más parámetros;

(b) adición de un agente floculante a la corriente de lodo en respuesta al parámetro o parámetros determinados;

(c) mezcla del agente floculante con el lodo para poder tener una corriente de lodo floculado;

(d) suministro del lodo floculado a través de un difusor (46) sobre una criba de rastreo (44) ; y

(e) filtrado del lodo floculado a través de la criba de rastreo (44) para poder tener sólidos y un filtrado;

en el que los parámetros son: el caudal del lodo; la densidad de la pulpa del lodo; y la densidad de pulpa del filtrado, y en el que el difusor (46) comprende un conducto dispuesto verticalmente que se eleva desde una base (126) que tiene la entrada (136) para la corriente del lodo floculado hacia una parte superior (130) en donde la corriente de lodo floculado se suministra a la criba de rastreo (44) , teniendo dicho conducto un área de sección horizontal que permanece constante o se incrementa desde dicha base (126) a dicha parte superior (130) , y una relación de aspecto en una sección horizontal que se incrementa desde dicha base (126) a dicha parte superior (130) , en el que dicha base (126) de dicho difusor (46) tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 1:1 a 4:1, y dicha parte superior de dicho difusor (46) tiene una sección horizontal de relación de aspecto de 40:1 a 100:1, siendo la relación de las áreas de la sección horizontal en la parte superior (130) y la base (126) de 1:1 a 3:1.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el difusor (46) tiene en general forma de abanico y que, en un alzado frontal, se eleva desde una base (126) , a través de una parte media triangular (128) , hasta una parte superior (130) que es más ancha que la base (126) y, en un alzado lateral, se ahusa desde una base (126) a una parte superior (130) más estrecha.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la base (1126) y la parte superior (130) del difusor, tanto en el alzado frontal como en el alzado lateral, son rectangulares.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la entrada (136) para la corriente de lodo floculado es 55 transversal al conducto.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el difusor (46) comprende adicionalmente rebordes (142) dispuestos en paralelo a y por debajo del cerco (138) de la parte frontal y posterior de la parte superior (130)

del difusor, que se extienden hacia abajo en un ángulo de desde 30 a 60º en relación a la horizontal. 60

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los parámetros determinados en la etapa (a) son el caudal del lodo y/o la densidad de pulpa del lodo.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que los parámetros determinados en la etapa (a) son el 65 caudal del lodo y la densidad de pulpa del lodo.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el caudal del lodo se determina por medio de un caudalímetro Doppler (12) o un tubo de Coriolis (14) .

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la adición del agente floculante se consigue por medio 5 de una bomba de desplazamiento positivo (28) .

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la mezcla en la etapa (c) se controla en respuesta al parámetro o parámetros determinados.

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la mezcla en la etapa (c) se consigue por medio de un mezclador dinámico (18) .

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho agente floculante comprende un polímero aniónico, catiónico o no iónico, o una poliacrilamida o una mezcla de poliacrilamidas. 15

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha criba de rastreo (44) comprende dos cribas montadas en un bastidor en A (74) .

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicha criba de rastreo (44) se fija en un único ángulo a 20 lo largo de la longitud completa de cada criba.

20. Un método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que dicha criba de rastreo (44) comprende una única sección de criba en cada lado del bastidor en A (74) .

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 19, en el que dicho ángulo es desde 30 a 60º respecto a la horizontal.

22. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha criba de rastreo (44) tiene aberturas de desde 0, 5

a 0, 9 mm. 30

23. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que las cribas (44) se montan de modo articulado en el vértice de un bastidor en A (74) .

24. Un método de acuerdo con la reivindicación 23, en el que las cribas (44) están provistas de actuadores 35 electromecánicos para ajustar el ángulo de cribado.

25. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la criba de rastreo (44) está provista de un vibrador para mejorar la eficiencia de la filtración.

26. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende adicionalmente la etapa de:

(f) clarificación adicional del filtrado.

27. Un método de acuerdo con la reivindicación 26, que comprende adicionalmente la etapa de: 45

(g) deshidratación adicional de los sólidos.

29. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la adición del agente floculante está controlada por un control de lógica programable (16) en comunicación con los medios para determinar el parámetro o los parámetros, 50 y en comunicación con los medios para la adición del agente floculante.

30. Un método de acuerdo con la reivindicación 29, en el que la mezcla se controla también mediante el control de lógica programable (16) que está también en comunicación con el mezclador (18) .

31. Un aparato para la deshidratación de una corriente de lodo, que comprende:

(i) medios (12, 14) para determinar constante o continuadamente uno o más parámetros;

(ii) medios (28) para añadir el agente floculante al lodo;

(iii) medios (28) que responden al parámetro o parámetros determinados para controlar la tasa de adición del 60 agente floculante mediante el medio de adición;

(iv) un mezclador (18) para mezclar el agente floculante con el lodo para generar una corriente de lodo floculado;

(v) una criba de rastreo (44) para filtrar el lodo floculado para permitir tener sólidos y un filtrado; y

(vi) un difusor (46) para suministrar el lodo floculado sobre la criba de rastreo; en donde los parámetros son: el

caudal del lodo; la densidad de pulpa del lodo; y la densidad de pulpa del filtrado, y en donde el difusor está de 65 acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

32. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, que comprende medios (12, 14) para determinar el caudal del lodo y la densidad de pulpa del lodo.

33. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dichos medios para determinar el caudal del lodo comprenden un caudalímetro Doppler (12) o un tubo de Coriolis (14) .

34. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dichos medios para la adición del agente floculante comprenden una bomba de desplazamiento positivo (98) .

35. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dichos medios para el control (16) de la tasa de adición del agente floculante comprenden un control lógico programable en comunicación con el medio (12, 14) para determinar el parámetro o los parámetros, y en comunicación con el medio (28) para la adición del agente floculante.

36. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicho mezclador (18) está en comunicación con el medio (28) para el control de la tasa de adición del agente floculante.

37. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicho mezclador (28) es un mezclador dinámico.

38. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicha criba de rastreo (44) comprende dos cribas montadas sobre un bastidor en A (74) .

39. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 38, en el que dicha criba de rastreo (44) se fija en un único ángulo a lo largo de la longitud completa de cada criba.

40. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 39, en el que dicha criba de rastreo (44) comprende una única sección de criba en cada lado del bastidor en A (74) .

41. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 40, en el que dicho ángulo es desde 30 a 60º respecto a la horizontal.

42. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que dicha criba de rastreo (44) tiene aberturas de desde 0, 5 a 0, 9 mm.

43. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que las cribas se montan de modo articulado en el vértice del bastidor en A (74) .

44. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 43, en el que las cribas (44) están provistas de actuadores electromecánicos para ajustar el ángulo de cribado.

45. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que la criba de rastreo (44) está provista de un vibrador para mejorar la eficiencia de la filtración.

46. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, que comprende adicionalmente un canalón alargado (110, 110a, 110b) para la recogida de aglomerados de filtrado desde la criba de rastreo (44) .

47. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en el que el conjunto que comprende el difusor (46) y la criba de rastreo (44) está montado sobre un soporte, estando montado el soporte de modo ajustable sobre un medio de transporte (40) , de modo que el conjunto se pueda mover con relación al medio de transporte (40) de modo que permita que los sólidos se retiren de la criba de rastreo por medio de la gravedad.

48. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 47, en el que los medios para el movimiento del conjunto comprenden uno o más actuadores o gatos electromecánicos (116) .

49. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 47, en el que el medio de transporte es una barcaza o un remolque (40) .

50. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 46, en el que dicho canalón alargado (110) está acoplado de modo pivotante con dicha criba de separación (44) para permitir el ajuste de un ángulo de reposo de dicho aglomerado de filtrado dentro de dicho aparato.

51. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 50, en el que:

dicha pared inferior (113) se inclina hacia abajo hacia una abertura (115) para permitir que dicho aglomerado de filtrado fluya al exterior de dicho aparato; dichas paredes laterales (111) se extienden hacia abajo hacia dicha abertura; y por lo que dicho aparato tiene una profundidad mayor adyacente a dicha abertura (115) que en un extremo

opuesto a dicha abertura, debido a la inclinación hacia abajo de dicha pared inferior en cooperación con dichas paredes laterales.