Proceso para modificar la estructura de un lodo orgánico.

Proceso de modificación de la estructura de un lodo orgánico que se va a someter a secado

, que comprende una etapa en la que dicho lodo orgánico, que está en forma de un sólido húmedo con un contenido de materia seca igual a o mayor del 20 % en peso del peso total del lodo, se expone a la acción de un campo eléctrico generado por corriente continua, que está comprendida entre 30 V/0,01 m y 100 V/0,01 m.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/003630.

Solicitante: AMBIENTE E NUTRIZIONE S.r.l.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Curiel, 252 20089 Rozzano (MI) ITALIA.

Inventor/es: CEREA, GIUSEPPINA.

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... > C02F1/38 (por separación centrífuga)
  • 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... > C02F1/48 (por medio de campos magnéticos o eléctricos (C02F 1/46 tiene prioridad))
  • 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)

PDF original: ES-2538671_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Proceso para modificar la estructura de un lodo orgánico

DESCRIPCIÓN Campo de la invención

La presente invención se refiere a un proceso para modificar la estructura de un lodo y a un aparato para realizar dicho proceso.

En particular, la invención se refiere a un proceso y aparato para modificar la estructura de un lodo orgánico 10 originado en la purificación de agua residual, de tipo civil o industrial, que se ha sometido a deshidratación y/o secado.

Técnica conocida

Se conoce la necesidad de deshidratar o secar el lodo y dispersiones similares de sustancias orgánicas en una fase acuosa.

Dependiendo de la cantidad de materia seca del producto final, el lodo se denomina lodo deshidratado o secado.

En particular, en un lodo secado, la cantidad de materia seca puede constituir hasta aproximadamente el 90 % en peso del peso total del lodo y, en general, es mayor del 60 % en peso, mientras que en un lodo deshidratado la cantidad de materia seca generalmente representa entre el 20 y el 35 % del peso total del lodo.

Para satisfacer dicha necesidad anterior, la técnica conocida proporciona diversos procesos donde se obtiene 25 secado, por ejemplo, sometiendo el lodo orgánico a altas temperaturas dentro de la secadora.

En ocasiones el secado también se obtiene mediante acción centrífuga, por ejemplo cuando se emplea una turbosecadora.

Los procesos de dicho tipo anterior experimentan problemas, aunque solucionables, y no están libres de inconvenientes, tal como por ejemplo una degradación del rendimiento térmico que tiene lugar durante el secado del lodo.

En particular, cuando el porcentaje de agua en el lodo es aún alto, hay una primera fase, donde el secado es fácil y 35 con una alta eficacia térmica, que sin embargo va seguida de una tendencia hacia la reducción de eficacia, correspondiente a la reducción del contenido de agua en el lodo.

Esta degradación de la eficacia térmica es un inconveniente pertinente, puesto que afecta negativamente a los costes operativos del proceso de secado, que tiene que prolongarse durante un largo tiempo, y a una alta 40 temperatura, para obtener el resultado deseado.

En el caso de que se desee un lodo deshidratado, la técnica conocida proporciona procesos, que por ejemplo prevén un tratamiento de filtración y prensado del lodo.

Incluso tales procesos, aunque resuelven el problema anterior, tienen inconvenientes en tanto que requieren por ejemplo largos tiempos de filtración y costes de energía considerables para bombear el lodo orgánico a alta presión a prensas de filtro, en particular si se requiere un lodo con un alto contenido seco.

Además, incluso en este caso, la eficacia del proceso disminuye a medida que el agua se retira del lodo. 50

Sumario de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso, y un aparato de operación correspondiente, para modificar la estructura de un lodo orgánico que se origina a partir de un proceso de purificación de aguas residuales 55 civiles o industriales, que es capaz de permitir que el lodo se deshidrate y/o se seque con una alta eficacia, es decir, en el caso de una deshidratación del lodo esencialmente relacionada con medios mecánicos, por ejemplo, centrifugación o filtración más o menos intensa, así como en el caso de secado del lodo por medios esencialmente térmicos, y también en el caso de una combinación de un tratamiento mecánico y térmico, que puede ser sustancialmente simultáneo o sucesivo.

El objeto anterior se consigue de acuerdo con la invención mediante un proceso y un aparato para realizar dicho proceso, en el que un lodo orgánico que se origina en un proceso de purificación de aguas residuales de tipo civil o industrial y que está en forma de un sólido húmedo, con un contenido de materia seca mayor del 20 % en peso del peso total del lodo, se expone a un campo eléctrico generado por una corriente continua.

Se ha descubierto que, cuando un lodo del tipo anterior se expone a un campo eléctrico generado por corriente continua, experimenta una transformación estructural a nivel celular, principalmente de las células miceliales, y en particular experimenta la destrucción del meristema celular con la consecuente liberación de hasta el 40 % en peso del peso total del lodo, de agua intracelular orgánica, en el que este porcentaje generalmente está comprendido entre el 5 y 15 % del peso total del lodo.

El lodo orgánico que ha experimentado tal transformación adquiere el aspecto físico de una pasta fluidizada.

El agua intracelular, es decir, el agua que está presente dentro de las células del lodo, representa el porcentaje de agua que es más difícil de retirar durante los procesos de secado, a diferencia del agua intersticial, que es bastante fácil de retirar mediante una acción térmica.

Por otro lado, los procesos de deshidratación, por ejemplo por filtroprensa, no permiten una retirada sustancial del 15 agua intracelular de un lodo.

Por lo tanto, de acuerdo con la invención, el lodo orgánico se expone a dicho campo eléctrico generado por corriente continua, que es entre 30 y 100 V/0, 01 m, e incluso más preferentemente aproximadamente 50 V/0, 01 m.

Respecto a la intensidad de la corriente continua que genera el campo eléctrico, debe observarse que depende del valor de los parámetros de proceso y de la capacidad de tratamiento del aparato empleado.

Preferentemente, de acuerdo con la invención, el lodo orgánico se alimenta continuamente a un área que está entre un polo positivo y uno negativo que generan dicho campo eléctrico.

Preferentemente, el presente proceso comprende una etapa de inactivar cualquier compuesto de radicales libres que se genere posiblemente por exposición del lodo al campo eléctrico.

Preferentemente, esta etapa de inactivación se realiza exponiendo la atmósfera a la acción de carbono activo, que a su vez se expone al campo eléctrico, es decir, la atmósfera en contacto con el lodo que se procesa por el campo eléctrico, aunque no está excluido el uso de otras sustancias con una acción selectiva hacia dichos compuestos radicales.

La etapa de inactivación puede ser posterior a la exposición del lodo al campo eléctrico, o puede ser esencialmente 35 simultánea con la exposición del lodo al campo eléctrico.

En el primer caso, la etapa de inactivación se realiza preferentemente por transporte, por ejemplo por succión de dicha atmósfera a un espacio cerrado, donde se confina y se somete a la acción de carbono activo o sustancias similares, mientras que en el segundo caso la atmósfera se somete a la acción de carbono activo o sustancias similares esencialmente en la misma región del espacio donde se genera el campo eléctrico.

Por lo tanto, en ambos casos, la atmósfera en contacto con el lodo procesado en el campo eléctrico se trata para eliminar, o evitar la dispersión de compuestos de radicales libres que pueden ser perjudiciales para la salud humana, y que pueden formarse durante el proceso de modificación estructural de la matriz orgánica del lodo.

Ventajosamente, el presente proceso puede constituir un pretratamiento del lodo para una etapa de deshidratación y/o secado posterior del tipo mencionado anteriormente, o puede realizarse al mismo tiempo que una etapa de deshidratación o secado del lodo, como se apreciará a continuación, siendo en ambos casos el tiempo para el cual el lodo orgánico se expone a dicho campo eléctrico, preferentemente, entre 2 segundos y 10 minutos y más 50 preferentemente entre 3 segundos y 5 minutos.

Preferentemente, el lodo expuesto al campo eléctrico se origina de una etapa preliminar de deshidratación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Proceso de modificación de la estructura de un lodo orgánico que se va a someter a secado, que comprende una etapa en la que dicho lodo orgánico, que está en forma de un sólido húmedo con un contenido de materia seca igual a o mayor del 20 % en peso del peso total del lodo, se expone a la acción de un campo eléctrico generado por corriente continua, que está comprendida entre 30 V/0, 01 m y 100 V/0, 01 m.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho campo eléctrico está comprendido entre 30 V/0, 01 m

y 70 V/0, 01 m, preferentemente de aproximadamente 50 V/0, 01 m. 10

3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dicho lodo se expone a dicho campo eléctrico durante un periodo de tiempo comprendido entre 2 segundos y 10 minutos, preferentemente entre 3 segundos y 5 minutos, para provocar en dicho lodo la liberación de agua intracelular en una cantidad comprendida entre el 5 % y el 40 % en peso respecto al peso total del lodo.

4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho campo eléctrico se genera por un polo positivo y por un polo negativo entre los cuales se alimenta dicho lodo de una manera continua.

5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho lodo, después de dicha 20 exposición a dicho campo eléctrico se somete a una etapa de secado.

6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14, en el que dicho lodo, al mismo tiempo de dicha exposición a dicho campo eléctrico, se somete a una etapa de secado con calor.

7. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15, en el que dichos polos, positivo y negativo, consisten en un primer rodillo (2) y un segundo rodillo (3) de una máquina de calandria de dos cilindros.

8. Proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho primer (2) y segundo (3) rodillos rotan a diferentes velocidades entre sí. 30

9. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15, en el que dichos polos, positivo y negativo, consisten en una primera placa (18) y una segunda placa (19) separadas por un elemento aislante (20) , que define un cuerpo tubular (17) que tiene aberturas de entrada (21) y salida (22) para dicho lodo.

10. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15, en el que dichos polos, positivo y negativo, consisten en un cuerpo tubular cilíndrico y un rotor de palas interno coaxial al cuerpo tubular cilíndrico de una turbomezcladora.

11. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 y 6, en el que dichos polos, positivo y negativo, consisten en un cuerpo tubular cilíndrico (9) y un rotor de palas interno (15) coaxial al cuerpo tubular cilíndrico de una turbosecadora (8) .

12. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende en una etapa de inactivación de los compuestos de radicales libres que pueden haberse generado por la exposición de dicho lodo a 45 dicho campo eléctrico.

13. Proceso de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicha etapa de inactivación se realiza usando carbono activo.

14. Aparato para modificar la estructura de un lodo orgánico con un contenido de materia seca igual a o mayor del 20 % en peso del peso total del lodo, que se va a someter a secado, que comprende aberturas de entrada (5, 21) y salida (6, 22) para alimentar a y, respectivamente, descargar de dicho aparato un flujo de lodo orgánico, una trayectoria comprendida entre dichas aberturas de entrada y salida a través de la cual circulará dicho flujo del lodo, estando delimitada dicha trayectoria al menos parcialmente por un primer elemento y por un segundo elemento 55 adaptados para formar un polo positivo y un polo negativo, respectivamente, para generar un campo eléctrico internamente respecto a dicho aparato, estando originado dicho campo eléctrico por corriente continua, en el que dicho primer elemento y dicho segundo elemento consisten en un primer rodillo (2) y un segundo rodillo (3) de una máquina de calandria de dos cilindros o, dicho primer elemento y dicho segundo elemento consisten en una primera placa (18) y una segunda placa (19) , 60 entre las cuales se dispone longitudinalmente un elemento aislante (20) , en el que dichos elementos (18, 19, 20) definen un cuerpo tubular.

15. Aparato para modificar la estructura de un lodo orgánico con un contenido de materia seca igual a o mayor del 20 % en peso del peso total del lodo y simultáneamente secarlo, que comprende aberturas de entrada (13) y salida 11

(14) para alimentar a y, respectivamente, descargar de dicho aparato un flujo de lodo orgánico, una trayectoria comprendida entre dichas aberturas de entrada y salida a través de la cual circulará dicho flujo de lodo, estando delimitada dicha trayectoria al menos parcialmente por un primer elemento y un segundo elemento adaptados para formar un polo positivo y un polo negativo, respectivamente, para generar un campo eléctrico internamente respecto 5 a dicho aparato, estando dicho campo eléctrico originado por corriente continua, en el que dicho primer elemento y dicho segundo elemento consisten en un cuerpo tubular cilíndrico (9) y un rotor de palas coaxial (15) soportado para rotación, a una velocidad entre 200 y 1500 rpm, dentro del cuerpo tubular cilíndrico (9) , de una turbosecadora (8) , estando provisto el cuerpo tubular cilíndrico (9) de una camisa calefactora (10) , que está cerrada en sus extremos opuestos por unos fondos (11, 12) , y las palas (16) del rotor de palas (15) están dispuestas y orientadas helicoidalmente de manera que centrifugan y simultáneamente transportan hacia la abertura o aberturas de salida (14) el flujo de lodo alimentado a la turbosecadora (8) .